INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
SEÇÃO DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO DE TRANSPORTES FERROVIÁRIO DE CARGA –
MRS / VALE
MARCELO MORAES NEVES
UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO PARA ESTUDO DE PROCESSOS DE
RECUPERAÇÃO DE COMPONENTES DE VAGÕES NAS OFICINAS DA ESTRADA
DE FERRO VITÓRIA A MINAS
Rio de Janeiro
2008
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO DE TRANSPORTES FERROVIÁRIO DE CARGA –
MRS / VALE
MARCELO MORAES NEVES
UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO PARA ESTUDO DE PROCESSOS DE
RECUPERAÇÃO DE COMPONENTES DE VAGÕES NAS OFICINAS DA ESTRADA
DE FERRO VITÓRIA A MINAS
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Transportes Ferroviário de
Carga do Instituto Militar de Engenharia, como requisito para diplomação.
Orientador: Prof. Altair Ferreira Filho, Dr.
Tutor: Eng. Eduardo Santana
Rio de Janeiro
2008
ii
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia e da VALE
(COMPANHIA VALE DO RIO DOCE), que poderá incluí-lo em base de dados,
armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que
esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações,
desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica
completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do autor e do
orientador.
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço à VALE (Companhia Vale Rio Doce) pela oportunidade, patrocínio e
crédito na construção deste trabalho.
Ao Instituto Militar de Engenharia (IME), meus sinceros agradecimentos pela
hospitalidade e ensinamentos transmitidos.
Ao Prof. Dr. Alatir Ferreira Filho, Dr. Luiz Antônio Silveira Lopes e ao Sr. Manuel
Mendes, muito obrigado pelos incentivos, conselhos e amizade que formaram um
dos pilares deste curso.
E aos demais professores, que de alguma forma contribuíram na elaboração desse
trabalho.
Aos meus pais e esposa, pelo amor, incentivo e por confiarem sempre em mim.
Aos colegas de turma deste curso que além de sermos colegas de trabalho,
construímos uma amizade para vida toda.
1
SUMARIO
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 9
1.1.
O Problema ................................................................................................... 9
1.2.
Objetivo ....................................................................................................... 13
1.3.
Justificativa .................................................................................................. 14
2. REFERENCIAL TEÓRICO................................................................................. 15
2.1.
A VALE ........................................................................................................ 15
2.2.
Sistema Produtivos...................................................................................... 18
2.3.
Transporte Ferroviário ................................................................................. 21
2.4.
Estrada de Ferro Vitória a Minas – EFVM ................................................... 25
2.5.
OFICINA DE VAGÕES DA VALE ................................................................ 27
2.5.1. Oficina de materiais rodantes – Casa de rodas ........................................... 30
2.5.2. Oficina de materiais fundidos ...................................................................... 38
2.5.3. Oficina de válvulas de freio ......................................................................... 42
2.6.
Manutenção ................................................................................................. 47
2.6.1. Manutenção Corretiva ................................................................................. 49
2.6.2. Manutenção Preventiva ............................................................................... 51
2.6.3. Manutenção Preditiva .................................................................................. 52
2.6.4. Manutenção Detectiva ................................................................................. 54
2.6.5. Engenharia de Manutenção ........................................................................ 54
2.7.
Pesquisa Operacional ................................................................................. 55
2.8.
Simulação Computacional ........................................................................... 57
2.8.1. Definições.................................................................................................... 58
2.8.2. Aplicabilidade .............................................................................................. 60
2.8.3. Modelos de Simulação ................................................................................ 61
2.8.4. Vantagens da Simulação............................................................................. 62
2.8.5. Limitações da Simulação............................................................................. 62
2.8.6. Terminologia ................................................................................................ 63
2.8.7. Arena ........................................................................................................... 64
3. ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 67
3.1.
Definição do Problema ................................................................................ 67
3.2.
Manutenção de Vagões............................................................................... 67
2
3.3.
Simulação.................................................................................................... 74
3.3.1. Definição do problema................................................................................. 74
3.3.2. Identificação das variáveis .......................................................................... 74
3.3.3. Coleta de dados .......................................................................................... 75
3.3.4. Construção do modelo ................................................................................ 78
3.3.5. Validação e verificação................................................................................ 81
3.3.6. Simulação e análise dos resultados ............................................................ 82
3.4.
Propostas .................................................................................................... 87
4. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 88
3
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 01 – Comparação dos sistemas ferroviários no mundo................................. 21
Figura 02 - Mapa do Sistema Ferroviário Nacional .................................................. 22
Figura 03 – Oficina de Vagões de Tubarão .............................................................. 27
Figura 04 – Lay-out da Oficina de Vagões de Tubarão ............................................ 28
Figura 05 – Casa de rodas de Tubarão .................................................................... 31
Figura 06 – Torno de rodas automatizado ................................................................ 32
Figura 07 – Perfil da roda ......................................................................................... 33
Figura 08 – Reperfilamento de rodeiros ................................................................... 34
Figura 09 – Torqueamento de parafusos ................................................................. 35
Figura 10 – Fadiga em rolamentos ........................................................................... 36
Figura 11 – Falha de rolamento................................................................................ 37
Figura 12 – Bancada para auxílio na montagem de truque ...................................... 38
Figura 13 – Acidente causado por quebra de lateral ................................................ 40
Figura 14 – Frame Brace / conceito ......................................................................... 41
Figura 15 – Bancada de teste de válvula de controle ............................................... 42
Figura 16 – Esquema de sistema de freio ................................................................ 43
Figura 17 – Teste de single car – manual e automático ........................................... 44
Figura 18 – Esticão seguido de acidente .................................................................. 45
Quadro 01 – Tipos de manutenções em vagões. ..................................................... 68
Quadro 02 – Serviços executados por plano de manutenção .................................. 69
Figura 18 – Fluxo de recuperação de truques .......................................................... 70
Figura 19 – Fluxo de manutenção de rodeiros ......................................................... 72
Figura 20 – Fluxo de recuperação de válvulas ......................................................... 73
Figura 21 – Quadro utilizado para coleta de dados .................................................. 77
Figura 23 – Resultado do Imput Analyser do processo de recuperação de lateral... 78
Figura 24 – Resultado do Imput Analyser do processo de montagem de truques ... 79
Figura 25 – Resultado do Imput Analyser do processo de inspeção de truques ...... 79
Figura 25 – Modelo casa de rodas ........................................................................... 80
Figura 26 – Modelo Recuperação de truques........................................................... 81
Tabela 01 – Comparação de valores coletados x dados do relatório do Arena........ 82
4
Tabela 02 – Resultados obtidos após a simulação do cenário atual da oficina ........ 83
Tabela 03 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 2 .............................. 84
Tabela 04 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 3. ............................. 85
5
LISTA DE ABREVIATURAS
EFVM – Estrada de Ferro Vitória a Minas
EFC – Estrada de Ferro Carajás
FCA – Ferrovia Centro Atlântica
ES – Espírito Santo
MG – Minas Gerais
MA – Maranhão
Mta – Milhões de toneladas por ano
SIC - Sistema de Informações a Clientes
EDI - Troca Eletrônica de Dados
GAVAG – Gerência de Manutenção de Vagões
PO - Pesquisa Operacional
MPVM01 – Manutenção Preventiva Vagão Minério 01
MPVM02 – Manutenção Preventiva Vagão Minério 02
FDCI – Plano de Cilindro de Freio
FVS – Plano de Freio para Válvula de Serviço
FVE – Plano de Freio para Válvula de Emergência
FAJ – Plano de Freio para Ajustador
CCT – Plano do Conjunto de Choque-Tração
IC - Intervalo médio entre chegadas de rodeiros ferroviários
TA - Tempo médio de Atendimento
NA - Número de funcionários por cada atividade
TF - Tempo de permanência do rodeiro em cada atividade do processo
NF - Número médio de rodeiros produzidos
ρ - Taxa de ocupação das atividades
6
RESUMO
7
ABSTRACT
8
1. INTRODUÇÃO
1.1. O Problema
O intenso mercado competitivo que as empresas vivenciam atualmente obriga que
as mesmas busquem uma posição mais privilegiada ou até mesmo a sua
sobrevivência através do aumento constante da produtividade associada a um
menor custo de produção. Isso significa sistemas produtivos mais enxutos, menos
desperdícios, mantendo a qualidade e a garantia da satisfação dos clientes,
principalmente no setor de serviços.
A velocidade do fluxo de informações juntamente com a integração dos sistemas faz
com que os mesmos sofram uma forte influência no ambiente onde estão inseridos.
Conforme CARVALHO e PORTO (2001, p. 1), essa influência é conseqüência da
globalização que une mercados, cria fluxo de informações mais rápidas e mais
eficientes.
Com o aumento da demanda do minério de ferro no mercado mundial, obteve-se um
crescimento da capacidade de produção e transporte deste material traduzido em
investimentos tecnológicos como melhoria da condição operacional da via
permanente, aquisição de material rodante (frota de vagões e locomotivas) bem
como a recuperação da frota sucateada, nova tecnologias de controle de tráfego,
visando aumento da produtividade, segurança e confiabilidade das operações,
capacitação empresarial e desenvolvimento de seus profissionais.
A filosofia da manutenção, definida por um conjunto de princípios para a
organização e execução da manutenção, delimitado por uma política de manutenção
bem detalhada com as descrições das inter-relações entre os escalões da
manutenção, os níveis de intervenção e os níveis de manutenção a serem aplicados
para a manutenção de um item, são responsáveis pelos resultados da empresa e
pelo cumprimento dos objetivos da manutenção, ou seja, garantir a máxima
9
disponibilidade e confiabilidade operacional nos níveis necessários aos planos de
produção, com custo otimizado e atendendo às necessidades de qualidade,
segurança e preservação do meio ambiente.
O sistema de gestão, fator fundamental para a eficiência da manutenção, é formada
por um conjunto de procedimentos e controles necessários às diversas atividades de
manutenção, devidamente informatizados e consolidados em um ou mais manuais
ou padrões da empresa, com a descrição dos procedimentos e controles que devem
ser utilizados pela manutenção.
Devem ser considerados alguns fatores determinantes para um sistema de gestão
da manutenção:
a) Filosofia e Estratégias de Manutenção
Dependem essencialmente do desenvolvimento tecnológico, da cultura da
empresa, da sua área de manutenção, das necessidades operacionais da
produção e das diretrizes da empresa.
b) Estrutura Organizacional
Tipo de estrutura organizacional considerando também as condições da
utilização da mão-de-obra própria e terceira e a participação da operação
na manutenção modificam bastante o sistema gerencial;
O organograma de manutenção, no que diz respeito à distribuição de
funções, disponibilidade de pessoal, programação e controle, causa
grande impacto no sistema de manutenção.
c) Desenvolvimento Tecnológico
É o principal fator que atua diretamente sobre o sistema;
Desenvolvimento crescente de novas tecnologias de manutenção, rápidas
mudanças nos sistemas de informações (software, hardware) em virtude
10
da evolução contínua e acelerada da área de informática e o nível de
capacitação técnica do pessoal de manutenção.
Dentre as inúmeras áreas de atuação para a garantia da eficiência da gestão da
manutenção, escolhemos como fruto deste estudo à utilização de técnicas e teorias
que proporcionem aumento de produtividade utilizando o software Arena como uma
ferramenta de simulação, para analise dos processos de recuperação de
componentes de freio, truques e rodeiros ferroviários na EFVM.
Dentro desse enfoque, a simulação aparece como uma poderosa técnica de analise
na solução de diversos problemas, relacionados a processos, manufaturas, etc. Um
estudo de simulação permite, entre outras possibilidades que se façam analises de
um sistema que ainda não existe, obtendo informações importantes para o objetivo
do estudo realizado. Isso se faz através da construção de um modelo lógico
matemático, que represente de forma satisfatória o sistema real.
Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinado
sistema através de modelos, que imitam na totalidade ou em parte as propriedades
e comportamentos deste sistema em uma escala menor, permitindo sua
manipulação e estudo detalhado.
A evolução vertiginosa da informática nos últimos anos tornou o computador um
importante aliado da simulação. A simulação por computador é usada nas mais
diversas áreas, citando como exemplos as análises de previsão meteorológica,
dimensionamento de call centers, treinamento de estratégia para militares e
pilotagem de veículos ou aviões. Até mesmo o estudo aerodinâmico, antes feito por
maquetes, pode ser realizado agora pelo computador.
A simulação de processos permite que se faça uma análise do sistema em questão
sem a necessidade de interferir no mesmo. Todas as mudanças e conseqüências,
11
por mais profundas que sejam, ocorrerão apenas com o modelo computacional e
não com o sistema real.
Trata-se de um estudo de baixo custo, visto que todo o trabalho de implementação é
testado no computador, permitindo ainda o teste de inúmeros cenárias e alternativas
de solução para o sistema em estudo.
12
1.2. Objetivo
Este trabalho tem como objetivo simular os processos atuais de recuperação de
componentes de freio, truques e rodeiros da EFVM, utilizando como ferramenta de
simulação o software Arena.
Com o resultado destas simulações, estudar quais seriam as quantidades ideais de
componentes de cada processo de recuperação acima citadas para atendimento das
manutenções de vagões nas oficinas distribuídas ao longo da EFVM, evitando
assim, gastos com excesso de manutenções e componentes parados como também
falta destes para a manutenção de vagões. Identificar e analisar limitações e pontos
que possam ser melhorados, numa visão de redução de custos e aumento de
produtividade.
Iniciar com um levantamento abordando itens como instalações físicas, capacidade
produtiva e estratégia de manutenção, coletando informações como exemplo mãode-obra, regime de trabalho, produção diária, máquinas e equipamentos utilizados,
percentual de sucateamento, tempos de realização das atividades, etc. para as
atividades realizadas em cada processo de recuperação de componentes. Com este
levantamento, utilizar o Input Analyser para descobrir qual será a melhor distribuição
de probabilidades de cada atividade e assim criar o modelo e simular no Arena os
processos a serem estudados.
Após organização dos dados obtidos, serão realizadas simulações alterando
algumas variáveis, como: número de funcionários e máquinas (gargalos) e horário
de trabalho para definirmos qual será a capacidade de produção da oficina, definir
quantidade de funcionários, equipamentos, regime de trabalho e investimento em
novas instalações com o objetivo de aumentar a produtividade com o menor custo
para o atendimento das metas estabelecidas.
13
1.3. Justificativa
O interesse pela escolha desse tema surgiu durante participações em reuniões de
programação entre supervisões da oficina de vagões, onde são tratados os desvios
ocorridos no processo de manutenção de vagões para o não atingimento de metas.
Nestas reuniões gerenciais são traçados alguns planos de ação para os itens mais
relevantes, aparecendo freqüentemente como problema, a de falta componentes
para a manutenção de vagões além do excesso de hora extra realizadas pelos
funcionários envolvidos nesse processo.
O trabalho tem sua relevância por demonstrar que a simulação é uma poderosa
ferramenta para o auxilio na tomada de decisão gerencial e estratégica, inclusive
para a melhoria da produtividade e qualidade de serviços prestados.
Mostra a importância de se utilizar a simulação para a análise de alternativas antes
da implementação de qualquer uma delas ou como, por exemplo, identificar
gargalos, redimensionar postos de trabalho ou modificar estruturas existentes.
Devido ao crescimento da frota, por meio de aquisições de vagões bem como o
aumento no percentual de disponibilidade desses ativos para atender a demanda de
transporte, percebeu-se a necessidade de aumentar a quantidade de manutenções
preventivas, sem que houvesse nenhum estudo ou análise de mudanças de
processos, verificando-se a necessidade de analisar o processo de manutenção de
rodeiros ferroviários a fim de observar algumas características da oficina como, por
exemplo, o tamanho médio das filas, a taxa de utilização das máquinas e a
produtividade dos funcionários.
14
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1. A VALE
Mais de 60 anos de transformações levaram a VALE a posição de destaque entre as
mineradoras mundiais. Esta empresa que conhecemos como Vale nasceu em 1942,
criada pelo governo brasileiro como Companhia Vale do Rio Doce. Em 1997, tornouse uma empresa privada. Hoje ela se tornou uma empresa global, atuando nos cinco
continentes, e contamos com a força e o valor de mais de 100 mil empregados,
entre próprios e terceirizados, que trabalham de forma apaixonada para transformar
recursos minerais em riqueza e desenvolvimento sustentável.
A Vale produz e comercializa minério de ferro, pelotas, níquel, concentrado de
cobre, carvão, bauxita, alumina, alumínio, potássio, caulim, manganês e ferroligas.
Sempre com foco no crescimento e diversificação de nossas atividades em
mineração, a empresa investe em pesquisa mineral e tecnologias voltadas para a
melhoria contínua de suas atividades nos cinco continentes.
Para dar suporte ao desenvolvimento e escoamento da produção, a VALE atua
como uma operadora logística e priorizamos projetos de geração de energia
voltados para o autoconsumo, de forma a garantir competitividade.
O minério de ferro tem importância histórica. Um bom exemplo foi o uso deste
mineral como suporte para a Revolução Industrial, iniciada em meados do século
XVIII. Desde a sua origem e aperfeiçoamento, o ferro contribui para as conquistas
da humanidade, beneficiando a era moderna com o surgimento do aço, que se
tornou importante elemento no dia-a-dia das pessoas. Ele está presente na
fabricação de automóveis, aviões, linhas de transmissão de energia elétrica,
tubulações de água, redes integradas de telefonia entre outros.
15
Na Vale, o minério é um dos destaques do portfólio de produtos. De qualidade
superior, ele é exportado para os quatro cantos do globo e acompanha o
crescimento do setor. O minério de ferro passa por um processo de pesquisa mineral
que demanda o uso de tecnologias de última geração, transformando-se em
ingredientes que são essenciais à vida das pessoas.
A VALE produz cerca de 40 produtos de minério de ferro: pellet feed, sinter feed,
granulado e pelotas. O minério de ferro se apresenta bruto ou beneficiado. Na usina
de pelotização, o pellet feed é transformado em pelotas, com tamanho médio de
11,5 mm de diâmetro.
A qualidade do minério de ferro está basicamente ligada a três propriedades:
química, que corresponde à própria composição – quanto maior o teor de ferro e
menor o de impurezas, melhor; física, que se refere à granulometria, ou seja, ao
tamanho das partículas; metalurgia (itens de performance que afetam a
produtividade durante o processo siderúrgico). Isso requer alto nível de controle nas
etapas de peneiramento e classificação, mesmo para minérios de alto teor de ferro e
baixo nível de impurezas, atendendo, assim, às exigências do mercado.
É fundamental que todas as etapas do processamento sejam devidamente
dimensionadas e controladas em função dos volumes processados, de modo a
minimizar os custos e assegurar a qualidade dos produtos.
Em nossos complexos minerários, o método de lavra é a céu aberto, com bancadas
de 15 metros de altura e operações de perfuração, detonação, carregamento e
transporte de minério. A operação de carregamento é efetuada com escavadeiras a
cabo e hidráulicas e pás mecânicas. O transporte até as unidades de britagem é
efetuado por meio de caminhões fora de estrada.
A execução da estratégia de crescimento com diversificação, lastreada em rigorosa
disciplina na alocação do capital, permite a exploração eficaz das oportunidades
proporcionadas pelo ciclo econômico, o que por sua vez implica em forte geração de
16
caixa necessária para o financiamento da implementação da estratégia. O resultado
desse círculo virtuoso de crescimento é a significativa e crescente criação de valor.
No primeiro semestre de 2007, a Vale vendeu 137.629 milhões de toneladas de
minério de ferro e pelotas, 6,1% a mais que as 129.768 milhões de toneladas em
igual período de 2006. Nos seis meses do ano, os embarques de minério de ferro
alcançaram o volume de 114.563 milhões de toneladas e os de pelotas 15.205
milhões.
No segundo trimestre de 2007, as vendas dos dois produtos chegaram a 72.256
milhões de toneladas - com evolução de 7,6% em relação a abril e junho do ano
anterior – sendo 62.081 milhões de toneladas de minério de ferro e 10.175 milhões
de toneladas de pelotas.
Pelo conceito US GAAP(princípios de contabilidade geralmente aceitos nos EUA),
nos primeiros seis meses de 2007, as vendas de minério de ferro e pelotas
alcançaram 139.618 milhões de toneladas, com expansão de 6,2% sobre os
131.469 milhões de toneladas embarcadas em igual período de 2006. De abril a
junho os embarques dos dois produtos atingiram 73.053 milhões de toneladas – o
maior realizado em um segundo trimestre e 8,1% superior ao do segundo trimestre
do ano passado. Do volume total vendido, 64.803 milhões de toneladas foram de
minério de ferro e 8.250 milhões de toneladas de pelotas.
17
2.2. Sistema Produtivos
a) SISTEMA SUL
O Sistema Sul é composto por seis complexos mineradores: Itabira, Mariana e Minas
Centrais, que compõem o Sistema Sudeste, além de Parauapebas, Vargem Grande
e Minas e Itabiritos, que compõem o Sistema Sul, todas localizadas no Quadrilátero
Ferrífero, em Minas Gerais. O mais antigo é o de Itabira, que compreende as minas
de Cauê e Conceição, cujas operações tiveram início em 1942.
O minério produzido é transportado para o Complexo Portuário de Tubarão, em
Vitória (ES), pela Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM), e para o Porto de
Itaguaí, no Rio de Janeiro, pela MRS Logística.
Os fluxogramas das instalações de beneficiamento do Sistema Sul têm etapas de
britagem, classificação e concentração – por separação magnética de alta
intensidade e/ou flotação e métodos gravíticos: jigagem e espirais.
As jazidas do Sistema Sul possuem aproximadamente 4,5 bilhões de toneladas de
reservas de minério de ferro. A capacidade atual de produção das minas é de cerca
de 170 milhões de toneladas por ano.
b) SISTEMA NORTE
Compreende o sistema integrado mina-ferrovia-porto, composto pelas minas a céu
aberto, pela planta industrial de tratamento de minério de ferro, pela Estrada de
Ferro Carajás (que possui 892 quilômetros de extensão) e pelo Terminal Marítimo de
Ponta da Madeira, em São Luís (MA). A partir do Terminal, o minério de ferro de
Carajás é exportado para clientes no mundo inteiro.
Descoberta em 1967, a Província Mineral de Carajás possui reservas de
aproximadamente 16 bilhões de toneladas de minério de ferro de alto teor. Essa
18
qualidade permite que uma parcela expressiva dos produtos seja gerada apenas por
etapas de britagem e classificação.
Carajás tem uma capacidade de produção de 100 milhões de toneladas por ano
(Mta). Para permitir a adequação granulométrica dos produtos, a usina de
beneficiamento possui equipamentos que realizam operações de moagem,
peneiramento a úmido e classificação do minério. As etapas são: britagem primária,
britagem e peneiramento secundário, britagem e peneiramento terciário, moagem,
ciclonagem e filtragem de pellet feed.
O objetivo da usina de beneficiamento é obter três produtos de granulometrias
distintas: pellet-feed, sinter-feed e granulado. Ao chegar ao Terminal Marítimo de
Ponta da Madeira, o minério é estocado em pátios e, posteriormente, destinado para
embarque – à exceção do pellet-feed, que segue para a produção de pelotas na
Usina de São Luís.
Nossas operações de lavra, beneficiamento, estocagem, transporte ferroviário,
descarga, empilhamento e embarque realizados no Sistema Norte são monitoradas
nas salas de controle que ficam em Carajás e em São Luís. São centros dotados de
equipamentos modernos de alta tecnologia, que garantem mais produtividade e
segurança para a Vale.
c) PELOTIZAÇÃO
Para viabilizar o aproveitamento econômico dos finos de minério gerados nas minas
do Sistema Sul, iniciou no fim da década de 60, a construção de um complexo de
usinas de pelotização em Vitória, no Espírito Santo.
Atualmente, o complexo é constituído por sete usinas, com capacidade de produção
anual de 25 milhões de toneladas de pelotas. Duas usinas pertencem
exclusivamente à Vale. As demais foram instaladas em regime de coligadas ou joint
ventures com grupos siderúrgicos de Japão, Espanha, Itália e Coréia do Sul.
19
Em 2002, uma nova planta entrou em operação, no Terminal Marítimo de Ponta da
Madeira (TMPM), em São Luís, no Maranhão. A capacidade de produção anual é de
4,1 milhões de toneladas de pelotas.
A partir da incorporação da Ferteco Mineração S.A., em 2003, teve início a operação
na usina de Fábrica, no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais, com capacidade de
produção anual de 4 milhões de toneladas de pelotas.
20
2.3. Transporte Ferroviário
A figuara 01 compara o tamanho dos sistemas ferroviários no mundo, considerando
os países de tamanho continental, verifica-se que o Brasil tem pouca densidade
ferroviária, o que foi devido aos reduzidos investimentos governamentais neste
segmento com a priorização do setor rodoviário. Além disso, os padrões utilizados
no Brasil destoam-se do restante, pois utilizamos ferrovias de bitola métrica e de
bitola larga, enquanto o restante do mundo utiliza a bitola standard.
Em termos práticos, isto significa dizer que a ferrovia no Brasil é um mercado restrito
e localizado, dificultando no aproveitamento das tecnologias já desenvolvidas e na
escolha de bons fornecedores nacionais.
USA/Canadá
1.300 mil vagões
324 mil Km linha
2.436 bilhões ton/km ano
Alemanha/França
200 mil vagões
68 mil Km linha
132 bilhões ton/km ano
China
440 mil vagões
59 mil Km linha
1.333 bilhões ton/km ano
Rússia/Ucrânia/Casaquistão
590 mil vagões
90 mil Km linha
1.495 bilhões ton/km ano
Índia
272 mil vagões
63 mil Km linha
305 bilhões ton/km ano
BRASIL
65 Mil vagões
22 mil Km linha
170 bilhões ton/km ano
África do Sul
22 mil Km linha
100 bilhões ton/km ano
Figura 01 – Comparação dos sistemas ferroviários no mundo
O sistema ferroviário brasileiro totaliza 29.706 quilômetros, concentrando-se nas
regiões Sul, Sudeste e Nordeste, atendendo parte do Centro-Oeste e Norte do país,
conforme observado na figura 02 que mostra a distribuição da malha ferroviária
brasileira.
21
Figura 02 - Mapa do Sistema Ferroviário Nacional
Gestora da maior malha ferroviária nacional, a Companhia Vale do Rio Doce (VALE)
tem reconhecida experiência na administração e na integração de ativos. Os
investimentos nas composições e nas vias permanentes são constantes, assim
como o aprimoramento técnico e a atualização tecnológica de seus empregados.
A unidade de negócio de Logística na VALE dispõe de três ferrovias, duas de bitola
métrica e uma de bitola larga. As de bitola métrica, localizadas na região sudeste do
País são atualmente integradas, mas de origens bem distintas.
22
A Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM), que liga a região de Minas ao Espírito
Santo, foi construída antes mesmo do surgimento da VALE e objetivava escoar a
produção de minério de ferro das minas para o litoral. Com 905 quilômetros de
extensão, é uma das mais modernas e produtivas ferrovias do Brasil. Transporta
37% de toda a carga ferroviária nacional.
Após a criação da VALE e do aumento das exportações, potencializado pelo Porto
de Tubarão e pelos contratos de longo prazo com o Japão, ela teve sua capacidade
ampliada, se tornando uma ferrovia com linha dupla e alta densidade de trens.
Desde então vem se mantendo com bons níveis de investimento, mantendo o
padrão de manutenção de todo o sistema.
A Ferrovia Centro-Atlântica (FCA), com 8.023 km de extensão, percorre os estados
de Minas Gerais, Goiás, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Bahia e Sergipe, além do
Distrito Federal foi incorporada pela VALE após o programa de privatização do
governo e tinha várias possibilidades de sinergias, principalmente no escoamento da
produção de soja do centro-oeste pelo porto de Tubarão.
A Estrada de Ferro Carajás (EFC), com 892 km de extensão, única ferrovia de bitola
larga da VALE, liga o interior do Pará ao principal porto marítimo de Ponta da
Madeira, em São Luís, no Maranhão. Transporta principalmente minério e carga
geral, além de passageiros.
Iniciada na década de 80 é a ferrovia mais nova e a mais moderna. Apesar de ainda
possuir excelentes níveis de desempenho, este sistema já tem sofrido com os sinais
dos mais de 20 anos de existência. Neste cenário, atualmente o desafio é suplantar
estas deficiências e praticamente dobrar o volume de transporte de minério no curto
prazo.
Com a Visão de ser a maior empresa de mineração do mundo e superar os padrões
consagrados de excelência em pesquisa, desenvolvimento, implantação de projetos
e operação de seus negócios, a VALE presa alguns valores:
23
•
Ética e transparência: representa o nosso comportamento como organização.
Agimos com integridade, respeitamos as leis, os princípios morais e as regras
do bem proceder referendadas e aceitas pela coletividade, e comunicamos
nossas políticas e resultados de forma clara.
•
Excelência de desempenho: significa a busca da melhoria contínua e o
controle dos resultados por indicadores de desempenho reconhecidos como
referência das melhores práticas, promovendo ambiente de alta performance e
assegurando a obtenção e manutenção de vantagens competitivas duradouras.
•
Espírito desenvolvimentista: representa nosso empreendedorismo como
organização que busca, incessantemente e com agilidade, novas oportunidades
de ação e soluções inovadoras diante dos problemas e necessidades que se
apresentam, assegurando a execução de estratégias que visam ao crescimento
da Vale.
•
Responsabilidade econômica, social e ambiental: reconhecemos e agimos
no sentido de que estas dimensões estejam sempre em equilíbrio, de modo a
promover o desenvolvimento e garantir a sustentabilidade.
•
Respeito à vida: significa que não abrimos mão, em nenhuma hipótese, da
segurança e do respeito à vida. Pessoas são mais importantes do que
resultados e bens materiais. Se necessário escolher, escolhemos a vida.
•
Respeito à diversidade: é perceber o outro como um igual, respeitando as
diferenças e promovendo a inclusão competitiva; é ver nas diferenças
oportunidades de integração e evolução.
•
Orgulho de ser Vale: é o valor resultante. Assumimos e nos comportamos
como donos do negócio, buscando incessantemente os objetivos definidos,
compartilhando e celebrando os resultados e fortalecendo as relações. Nós nos
orgulhamos quando sabemos que estamos construindo algo que fará a
diferença. Essa é a razão do orgulho de ‘Ser Vale’ de todos nós, dirigentes e
empregados da Vale.
24
2.4. Estrada de Ferro Vitória a Minas – EFVM
Incorporada à Companhia Vale do Rio Doce (VALE) na década de 40, a Vitória a
Minas foi construída pelos ingleses e inaugurada em 18 de maio de 1904. É hoje
uma das mais modernas e produtivas ferrovias brasileiras, transportando 37% de
toda a carga ferroviária do país.
Localizada na região Sudeste, a EFVM faz conexão com outras ferrovias integrando
os estados de Minas Gerais, Goiás, Espírito Santo, Mato Grosso, Mato Grosso do
Sul, Tocantins e o Distrito Federal, além de ter acesso privilegiado aos principais
portos do Espírito Santo, entre eles os de Tubarão e Praia Mole.
A EFVM conta com 905 quilômetros de extensão de linha, sendo 594 quilômetros
em linha dupla, correspondendo a 3,1% da malha ferroviária brasileira. Dispõe de
aproximadamente 18.000 vagões e 207 locomotivas e transporta, atualmente, cerca
de 110 milhões de toneladas por ano, das quais 80% são minério de ferro e 20%
correspondem a mais de 60 diferentes tipos de produtos, tais como aço, carvão,
calcário, granito, contêineres, ferro-gusa, produtos agrícolas, madeira, celulose,
veículos e cargas diversas, atendendo cerca de 300 clientes.
Com o escritório-sede localizado em Tubarão, a Estrada de Ferro Vitória a Minas,
como prestadora de serviços e parceira do seu cliente, está apta a planejar,
organizar e gerenciar as estratégias complexas que compõem um sistema
intermodal, através de sua área comercial.
Os clientes da EFVM acompanham toda a operação de transporte de suas cargas
diretamente em seus computadores, interligando-os à ferrovia através do Sistema de
Informações a Clientes (SIC). E podem ainda ter implantado projetos de EDI (Troca
Eletrônica de Dados).
25
Por meio da Estrada de Ferro Vitória a Minas e dos portos do Espírito Santo, a
Companhia Vale do Rio Doce permite o acesso dos produtos brasileiros ao mercado
internacional em condições mais competitivas, reafirmando sua responsabilidade
com o desenvolvimento econômico e social do Brasil.
26
2.5. OFICINA DE VAGÕES DA VALE
Uma oficina de vagões é preferencialmente construída junto a um pátio ferroviário,
para que se possa fazer a estocatem dos vagões com defeito, e contém diversas
linhas internas, divididas pelo tipo de vagão e pelo tipo de serviço a ser realizado,
mostrado na figua 03.
Figura 03 – Oficina de Vagões de Tubarão
Esta divisão interna é uma questão crítica para a definição da fluidez do processo,
uma vez que a movimentação de vagões entre linhas paralelas é trabalhosa,
dependendo de transferências através de pontes rolantes ou de manobras
demoradas com o uso de locomotivas ou de carros especiais (locotratores, cabos,
“carretão”).
Para suportar os trabalhos de manutenção, a oficina também possui módulos
separados para a manutenção dos subconjuntos, tais como a casa-de-rodas, a
recuperação de fundidos ou o reparo de freio.
Cada oficina ou posto de manutenção terá mais ou menos estrutura dependendo do
nível de atendimento desejado. Para postos de manutenção, contruídos apenas para
apoio ao longo da linha férrea, é usual somente existirem algumas linhas de reparo,
27
sendo os componentes e os subconjuntos, reparados, fornecidos pelas oficinas
centrais, conforme figura 04.
C
A
B
1
A – Manutenção rápida vagões
de minério
B – Manutenção pesada de
vagões de minério
C – Manutenção de vagões de
carga geral
1 – Manutenção de
componentes de freio
2
2 – Caldeiraria
3 – Casa-de-rodas
4
4 – Mantenção de componentes
fundidos
3
4
Linha de reparo
Recuperação de componentes
Figura 04 – Lay-out da Oficina de Vagões de Tubarão
28
A capacidade da linha para realização de serviços mais leves ou mais pesados
dependerá da infra-estrutura existente no local, como pontos de ar comprimido,
pontos de gás e energia elétrica, assim como dos equipamentos auxiliares
disponíveis.
Principais equipamentos auxiliares existentes em uma linha de manutenção:
•
Ponte rolante;
•
Macacos hidráulicos, pneumáticos ou elétricos;
•
Talhas de elevação;
•
Máquinas de solda e de oxicorte;
•
Dispositivo para teste de freio (single car);
A gerência de manutenção de vagões da Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM) é
responsável pela realização de manutenções corretivas, preventivas e emergenciais
em todos s vagões da VALE e em alguns vagões da FCA que circulam a EFVM.
Composta atualmente por cinco oficinas e cinco postos de manutenção distribuídos
em pontos estratégicos ao longo da ferrovia, obedecendo ao critério de fluxo de
vagões e pontos de carregamento e descarga de produtos transportados.
As localizações das oficinas estão distribuídas da seguinte forma:
•
Oficina de Vagões de Costa Lacerda, localizada em Santa Bárbara, Minas
Gerais, próximo ao carregamento de bobinas das empresas Aço Minas e Belgo
Mineira. São realizadas nessa oficina apenas manutenções emergenciais e
corretivas leves em vagões e possui uma menor estrutura;
•
Oficina de Vagões de Intendente Câmara, localizada em Ipatinga, Minas
Gerais, próximo ao carregamento das empresas Usiminas e Acesita e minas de
minério de ferro. Nessa oficina são realizadas manutenções emergenciais,
corretivas e preventivas em vagões;
•
Oficina de Vagões de Itacibá, localizada em Cariacica - ES, local de
intercâmbio entre a VALE e FCA, onde são realizadas manutenções corretivas e
preventivas principalmente em vagões da FCA;
29
•
Oficina de carros de passageiros, localizada em Cariacica – ES, responsável
pela inspeção e manutenções corretivas e preventivas de todos os carros de
passageiros da EFVM;
•
Oficina de Vagões de Tubarão, localizada em Vitória – ES, possui a maior
estrutura, pois está localizada no início da ferrovia, onde ocorre a maioria do
fluxo de carregamento e descarga dos produtos transportados pelos vagões que
circulam na EFVM. São executadas manutenções emergenciais, corretivas
leves e pesadas e preventivas em vagões.
A gerência de manutenção de vagões da VALE – (GAVAG), está estruturada em 09
supervisões distribuídas da seguinte forma:
•
Manutenção de vagões na Oficina de Tubarão;
•
Manutenção de vagões na Oficina de Itacibá;
•
Manutenção de Carros de Passageiros;
•
Manutenção de vagões na Oficina de Intendente Câmara;
•
Manutenção de vagões na Oficina de Costa Lacerda;
•
Programação e Controle da Manutenção e Grupo de Analise de Falhas;
•
Manutenção eletromecânica;
•
Componentes fundidos e freios e
•
Componentes rodantes.
2.5.1. Oficina de materiais rodantes – Casa de rodas
A oficina de mateiais rodantes ou casa de rodas tem como função montar rodeiros
novos e realizar manutenções preventivas e corretivas em rodeiros que já estão em
operação representada pela figura 05.
30
Figura 05 – Casa de rodas de Tubarão
Por ser uma oficina que trabalha com processos repetitivos, produção em grande
quantidade e ainda se tratando do rodeiro como um componente crítico para a
segurança ferroviária, é a área mais propícia para o desenvolvimento de processos
de automação, onde qualquer ganho de produtividade ou redução de custo neste
processo trará um ganho significativo para o orçamento da manutenção de vagões.
As máquinas também vêm sofrendo um grande processo de modernização pelos
fabricantes. Por exemplo, o torno adquirido há cerca de dez anos pela EFVM ainda
funciona através da atuação de copiadores, onde um sensor corre sobre um
gabarito, reproduzindo o perfil na usinagem, e, nos atuais, os comandos são
totalmente automatizados, com processos de medição e de corte baseados na
tecnologia CNC, representado na figura 06.
31
Figura 06 – Torno de rodas automatizado
A casa de rodas é responsável pela manutenção de todos os rodeiros de vagões e
para a realização de diversas atividades são utilizados vários equipamentos, tendo
como os principais:
•
Sacador de rolamentos – equipamento que retira os rolamentos dos eixos
através de atuação hidráulica;
•
Lavador de rolamentos – máquina que retira a graxa dos rolamentos através
de aplicação de jatos de alta pressão sobre as peças, associado a um
desengraxante;
•
Sala de inspeção de rolamentos – sala climatizada, com gabaritos para
qualificação e máquinas para engraxar e montar rolamentos;
•
Torno de rodas – tem a função de reperfilar a roda para restaurar a forma
original do perfil ou para retirar defeitos superficiais;
•
Prensa de eixamento/deseixamento – para colocar ou retirar as rodas do eixo;
•
Prensa de rolamentos – equipamento para montar os rolamentos ao eixo.
Rodas ferroviárias
As rodas utilizadas nas ferrovias do Brasil, em trens de carga, são de dois tipos
principais, fundida e forjada, têm como funções suportar a carga do vagão e
contribuir para que esta seja transportada de um ponto a outro com o mínimo de
32
energia dispendida e de forma segura. A figura 07 mostra o principal parâmetro
envolvido para a realização desta função, é o perfil do passeio, que contribui para a
correta inscrição do vagão em curvas e para a melhor distribuição de tensões entre
a roda e o trilho.
Figura 07 – Perfil da roda
Os defeitos apresentados pelas rodas são:
•
Friso Fino - quando a espessura do friso fica menor que o limite mínimo
aceitável (19 mm) ocorre um aumento do jogo da bitola permitindo maior
passeio lateral do rodeiro, aumento do risco de abertura de chaves e aumento
do risco de quebra do friso por esforço lateral;
•
Bandagem Fina – quando a espessura da bandagem inferior à 19 mm
causando redução da capacidade da roda de absorver carga térmica
proveniente da frenagem, com isso o aumento do risco de inversão das tensões
compressivas da roda. Além disso, o risco de quebra da bandagem por uma
sobrecarga dinâmica do vagão é maior devido à menor espessura resistente;
•
Calo e Ovalização - perda da rotundidade da roda aumento da carga dinâmica
sobre os trilhos, podendo iniciar processo de trinca superficial nos trilhos;
•
Trincas superficiais - podem ter origem mecânica ou térmica causando a
soltura de pedaços da roda após aprofundamento das trincas sob a bandagem;
33
•
Quebra de bandagem - soltura de parte do passeio da roda causando um
aumento da carga dinâmica sobre os trilhos e acidentes mais graves. Este
defeito está associado com inclusões internas da roda provenientes do processo
de fabricação;
•
Aquecimento da roda - risco de reversão das tensões compressivas na roda e
consequente quebra abrupta, com conseqüências graves em termos de
acidente. Para evitar este tipo de problema, deve-se melhorar a condição de
manutenção do freio e da operação do trem para evitar travamentos.
•
Cava na roda - desgaste desigual do passeio da roda, gerando uma cava
próximo ao friso aumento das tensões de contato com o trilho, quando a parte
externa da roda fica sobre a coroa do trilho, normalmente acontecendo no trilho
interno da curva, possibilitando o início de trincas.
Para retirar os defeitos nas rodas apresentados acima, os rodeiros passam por um
processo de reperfilamento, representado pela figura 08.
Figura 08 – Reperfilamento de rodeiros
Rolamento
Existem dois tipos distintos de rolamentos ferroviários instalados nos vagões da
EFVM, o mais antigo, chamado de “caixa de graxa”, tem corpo robusto e tem rolos
34
esféricos em anéis autocompensadores, o outro, denominado “cartucho” é mais
moderno e menor, possuindo dois anéis para rolos cônicos. As funções dos
rolamentos são suportar a carga e oferecer o mínimo de resistência ao trem.
Para que o rolamento exerca suas funções da melhor maneira possível é
fundamental ter o processo de montagem dos rolamentos ao eixo bem controlado.
Para o rolamento autocompensador sua fixação é baseada na interferência radial,
sendo colocado através do aquecimento do anel para que se expanda e possa ser
colocado no eixo manualmente. O aquecimento pode ser realizado com banho em
óleo quente ou por máquinas de indução, que é o processo mais atual. O ponto
crítico deste processo está na adequada qualificação da graxa e da vedação, para
evitar a ocorrência de vazamentos.
Para os rolamentos tipo cartucho sua montagem é realizada através da prensagem
do conjunto sobre o eixo. Neste caso, a interferência radial é pequena, sendo a
fixação realizada axialmente, com a aplicação de três parafusos no topo do eixo. O
ponto crítico é o torque destes parafusos, que irão garantir a redução nos
movimentos relativos entre componentes internos, os quais provocam desgaste,
perda de pressão e conseqüente falha prematura do conjunto, conforme figura 09.
Figura 09 – Torqueamento de parafusos
35
Os principais defeitos apresentados em rolamentos são:
•
Fadiga na pista do anel interno ou externo - ocorrendo desprendimento de
pequenas lascas de material da pista de rolamento devido à fadiga. Defeito mais
encontrado nos rolamentos, sendo o modo normal para a final de vida útil. Não
sendo detectado pelos sensores de caixa quente (hot Box), o rolamento pode
entrar em modo de falha drástico, provocando o rompimento da ponta de eixo e
o conseqüente descarrilamento do vagão. Este defeito está intimamente ligado à
carga de trabalho a que o rolamento está sendo submetido, mostrado na figura
10. Desta forma, é importante que não seja utilizado sobrecarga, pois a redução
da vida do rolamento não segue um comportamento linear com o aumento da
carga. Um aumento de 10% na carga, reduz em 27% a vida.
Figura 10 – Fadiga em rolamentos
•
Brinelamento - caracterizado pela impressão dos rolos sobre a pista de
rolamento, causado por impactos, gerando pontos de concentração de tensões
e posterior início de processo de fadiga. Nos últimos anos, na EFVM, este
36
problema tem se tornado mais comum, sendo causado por impactos existentes
no contato roda trilho. Uma junta desnivelada ou um calo na roda pode contribuir
para o aparecimento deste defeito;
•
Anel solto – ocorre somente nos rolamentos cartuchos, é devido ao desgaste
interno das peças e à perda da fixação axial. A perda da fixação axial é tida
como a principal causa da falha drástica do rolamento cartucho. Causa
rompimento da ponta do eixo e o descarrilamento do vagão;
•
Vazamento de graxa – quando ocorre vazamento de graxa pelo retentor do
rolamento, podendo ser observado pelas marcas de graxa no disco da roda,
causam falha prematura do rolamento. Normalmente a falta de graxa provoca
um estado de aquecimento de todo o rolamento, danificando todos os
componentes internos e impedindo sua reutilização.
Figura 11 – Falha de rolamento
Na VALE, a manutenção dos rolamentos é dada de forma preventiva, com
periodicidade variando de 3 a 6 anos, dependendo da aplicação. A forma de
idenficação da próxima data de inspeção é definida através de código de três cores
pintados no rolamento.
37
Nos planos preventivos dos vagões que transportam minério na EFVM ainda é
realizada a inspeção de folga axial no rolamento, juntamente com um
retorqueamento preventivo dos parafusos.
2.5.2. Oficina de materiais fundidos
Nesta área, são realizadas as recuperações dos grandes componentes fundidos do
vagão, aqui considerados como truques e conjuntos de aparelho de choque e
tração. Estes são desmontados, inspecionados, recuperados e remontados.
A inspeção é realizada através de gabaritagem para avaliação dimensional e de
avaliação por magna flux para verificação de trincas nas regiões críticas.
Os principais equipamentos da área de recuperação de truques são:
•
Bancadas de montagem e desmontagem;
•
Talhas de elevação;
•
Galpão de jateamento;
•
Equipamento de inspeção por magna flux;
•
Gabaritos de qualificação;
•
Bancadas para acerto dimensional;
•
Máquinas de solda e oxicorte;
Figura 12 – Bancada para auxílio na montagem de truque
38
No sistema da VALE existem três sistemas de truques sendo utilizados, o mais
antigo é o double truss e os mais recentes e comuns são o ride control e o barber. A
diferença entre eles está no sistema de amortecimento.
O truque Double truss tem como características não ter amortecimento com um
grupo de molas bastante rígido. Ainda utilizado na EFVM em pequena escala,
somente em frota de vagões aplicadas para pequenas remoções. Como o sistema
EFC foi inciado na década de 80, este truque não é utilizado naquela ferrovia.
O modelo de truque Ride Control possui um amortecimento baseado em fricção de
partes metálicas, com aplicação de força constante, independente do peso do
vagão. Este é o truque mais utilizado em todos os sistemas.
O truque Barber funciona com um amortecimento baseado em fricção de partes
metálicas, com aplicação de força variável, conforme a carga do vagão.
O truque é um sistema composto por três peças principais, duas laterais e uma
travessa, que tem como objetivo formar a suspensão do vagão e também garantir
uma geometria com distâncias e rigidez entre os rodeiros para que haja estabilidade
em retas, com velocidades maiores, e facilidade para inscrição em curvas menores.
A montagem dos truques é simples, necessitando apenas de um travamento das
cunhas de fricção na travessa para os truques do tipo ride control. O item critico para
esta montagem é a correta qualificação das partes e das folgas, as quais irão
garantir o alinhamento e o funcionamento do truque.
O principais defeitos encontrados nos truques são:
•
Trincas – ocorre na estrutura fundida em regiões críticas causando a quebra de
um componente podendo ter como conseqüência o descarrilamento ou um
acidente de maior relevância, conforme figura 13;
39
Figura 13 – Acidente causado por quebra de lateral
•
Cunha alta – cunhas de fricção com altura em relação à face superior da
travessa maior que o especificado, causando a redução da capacidade de
amortecimento da suspensão e tendo como conseqüência, a redução na
habilidade de passar sobre imperfeições de linha, podendo ser a causa de
acidentes ferroviários.
•
Medida corretiva – Desmontagem, correção das chapas de desgaste e
substituição das cunhas.
•
Molas quebradas ou faltando - molas do truque quebradas ou faltando
reduzindo a capacidade da suspensão do vagão, causando a redução na
capacidade da suspensão fazendo com que em certos momentos, quando o
vagão está carregado, o grupo de molas fique sólido elevando as tensões
dinâmicas no truque. Estas tensões contribuem para a formação de trincas nas
peças fundidas e pode contribuir para um acidente.
Dependendo da ferrovia, o componente é tratado de forma diferente. Na EFVM , o
truque é inspecionado a cada preventiva do vagão, sendo desmontado somente se
40
estiver algum defeito. Na EFC, o truque é totalmente desmontado e todas as chapas
são trocadas periodicamente.
O truque de três peças é bem funcional, considerando os mais de 40 anos do
projeto, sendo utilizado amplamente nas ferrovias de quase todo o mundo. Mas, em
função da necessidade de maiores velocidades e maiores carga por eixo, já existem
muitos outros projetos em testes e alguns até em uso. São os truques rígidos ou
radiais.
Nestes novos truques, aumenta-se a rigidez entre as três peças e a liberdade de
rotação dos rodeiros. Com esta configuração, os truques conseguem manter a
estabilidade em velocidades maiores e se inscrevem em curvas gerando menos
forças laterais.
Na EFC, devido ao problema de fadiga prematura na roda, está sendo implantada
uma melhoria denominada frame-brace, que é o truque ride control com um
travamento em “X” feito com tubos de aço, representado pela figura 14.
Figura 14 – Frame Brace / conceito
Os truques mais modernos, com suspensões mais elaboradas, são os que são
aplicados em carros de passageiros, principalmente nos que equipam os carros de
alta velocidade na Europa, mas como tem aplicação diferenciada e alto custo, não é
usual sua utilização em vagões de carga. Nestes truques é comum encontrar
41
suspensão a ar, freio a disco e o sistema de compensação de superelevação em
curvas.
2.5.3. Oficina de válvulas de freio
Entende-se como componentes de freio, todas as peças envolvidas no processo
pneumático, tais como válvulas de controle, cilindros de freio, retentores de alívio e
peças mecânicas especializadas da timoneria como o ajustador de freio.
Estes componentes são desmontados e recuperados nesta seção, sendo que a
parte mais crítica do processo é o teste final realizado em bancada especial que
simula as principais funções da válvula.
O principais equipamentos utilizados nesta área de trabalho são:
•
Bancadas de montagem e desmontagem;
•
Lavador de peças – Sistema de lavagem com sistemas de água quente sob
pressão com uso de desengraxante;
•
Bancadas de teste de freio (figura 15).
Figura 15 – Bancada de teste de válvula de controle
42
O sistema de freio é composto por componentes especializados pneumáticos e por
timonerias que transmitem a força do cilindro para as sapatas de freio, representado
pela figura 16.
Figura 16 – Esquema de sistema de freio
Em se tratando de sistemas de freio, existe uma variedade grande de tipos de
componentes e montagens, fazendo com que a manutenção seja mais complexa e
exija um grau de conhecimento maior por parte dos mecânicos. Por exemplo,
estamos lidando com 6 tipos diferentes de válvulas de controle e com 4 tipos de
cilindros de freios. Esta diversidade é devido à evolução destes componentes ao
longo dos anos.
A função do sistema de freio é reduzir a velocidade do vagão quando solicitado ou
em condições de risco operacional, como na separação indesejada dos trens. As
funções de alívio e recuperação do ar comprimido são importantes também, pois
interferem diretamente na boa condução do trem.
43
No caso do freio, cada componente é desmontado e montado separadamente na
oficina de freio e depois o conjunto é totalmente montado no vagão na linha de
reparo. Para este serviço é importante que as conexões estejam vedadas e os
componentes livres de contaminantes para que o sistema possa funcionar
adequadamente, atendendo às exigências operacionais.
Após qualquer interferência no sistema de freio, deve ser realizado o teste de
“single-car”. Este teste é um dos mais importantes para garantir o bom
funcionamento dos freios. Nele, as funções básicas de oparação são reproduzidas
através de um sistema de válvulas e manômetros, que pode funcionar de forma
manual ou automática, mostrado pela figura 17.
Figura 17 – Teste de single car – manual e automático
Os principais defeitos encontrados no sistema de freio dos vagões são:
•
Freio agarrado – onde o vagão não alivia a aplicação dos freios, causando o
travamento e avaria da roda (calo). O travamento do freio tem vários motivos,
sendo que o mais comum é a contaminação da válvula por poeira ou outro
material particulado. Portanto, parte do problema poderia ser solucionada, caso
todos os envolvidos na operação do trem tivessem o cuidado de isolar o bocal
44
em ambientes poluídos ou simplesmente pendurá-lo no suporte apropriado
evitando que o bocal arraste no chão;
•
Parada indesejada do trem – causado pela aplicação de freio sem que o
maquinista comande a ação, gerando a parada do trem atrasando a circulação e
aumentando o ciclo operacional. Um ciclo operacional maior significa maior
necessidade de vagões e locomotivas. A causa principal da parada indesejada é
o vazamento em conexões da tubulação ou na união entre dois mangotes de
vagões diferentes. A medida preventiva para que isto não ocorra é a correta
inspeção das conexões e o reaperto dos mesmos nos planos preventivos dos
vagões;
•
Dispositivo vazio carregado avariado – causando a taxa de frenagem aquém
do desejado quando o vagão está carregado onde o trem pode ficar sem
capacidade de frenagem em rampas acentuadas, caso este problema ocorra em
vários vagões de um mesmo trem. Risco de acidente;
•
Tempo de alívio inadequado – tendo o alívio antecipado ou retardado em
relação aos outros vagões, podendo acarretar dificuldade na condução do trem,
ou até acidentes, devido às maiores forças internas que são geradas, mostrado
na figura 18.
Figura 18 – Esticão seguido de acidente
45
•
Freio inoperante – onde os freios não aplicam apesar da redução de pressão
no encamento geral. Este é um dos problemas mais graves, principalmente em
regiões de descida de serra. Este problema é contornado pelo teste de cauda
antes da saída do trem, sendo que, ao invés de trabalhar com até 5% dos
vagões isolados, conforme regulamento o trem só é liberado se todos os vagões
aplicarem freio e ainda segurarem a aplicação após alguns minutos. A
desvantagem é a quantidade de manobras necessárias para se retirar os
vagões com problema.
As manutenções preventivas são feitas periodicamente, onde os equipamentos são
desmontados e seus componentes são recuperados e testados. Para a válvula de
controle, existe uma bancada de teste, onde as funções são simuladas, funcionando
como um controle de qualidade para o componente.
46
2.6. Manutenção
O conceito de manutenção é bastante amplo, quando visto por todas as funções que
a manutenção exerce. Segundo o dicionário Aurélio a manutenção “são todas as
medidas necessárias para a conservação ou permanência de alguma coisa ou
situação, ou todos os cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento de
motores e máquinas”.
A manutenção assume uma função de suma importância para a garantia dos
serviços essenciais ao conforto e bem estar da humanidade, seja de equipamentos,
instalações ou processos. O conjunto de atividades desenvolvidas pela manutenção
em qualquer organização caracteriza no presente e definirá no futuro a diferença
entre o sucesso e o fracasso de um empreendimento.
Segundo Mirshawka (1991, p.87), “se uma empresa desejar efetivamente a
sobrevivência, em vista da contínua melhoria da concorrência, o caminho a trilhar é,
sem dúvida, o da intensificação das atividades de manutenção para se alcançar a
excelência na manufatura.”
Conforme descrito por Gil Branco Filho, as atividades de manutenção existem para
manter ou melhorar o funcionamento dos equipamentos e com isto garantir que o
item execute a sua função de projeto. Para exercer este papel, alguns conceitos de
manutenção são utilizados nas empresas e possuem características específicas.
Cada tipo de manutenção deve ser avaliado para verificar a sua aplicação em
determinado equipamento.
De acordo com Júlio (1998), a verdadeira missão da manutenção não é apenas
reparar o equipamento ou instalação tão rápido quanto possível, e sim, manter o
equipamento em operação, evitando sua possível falha.
47
Descrevendo um pouco sobre a história da manutenção, Tavares (1999) afirma que
no fim do século XIX, com a mecanização das indústrias, surgiu a necessidade dos
primeiros reparos. Até 1914, a manutenção era executada pelos mesmos
funcionários da operação além de terem uma importância secundária. Após a
Primeira Guerra Mundial e a implantação da produção em série, introduzida por
Ford, as fábricas passaram a estabelecer programas de produção, sentido a
necessidade de criação de equipes para poderem efetuar reparos em máquinas e
equipamento no menor tempo possível, surgindo assim equipes de execução da
manutenção, hoje conhecida como corretivas.
O autor destaca ainda que em função da Segunda Guerra Mundial e da necessidade
de aumento da rapidez de produção, as indústrias passaram a se preocupar não só
em corrigir as falhas, mas também evitar que elas ocorressem, passando a
desenvolver um processo de prevenção de avarias, completando o quadro de
manutenções de seus equipamentos.
Tavares enfatiza que foi a partir de 1966, com a difusão dos computadores e a
sofisticação dos instrumentos de proteção e medição, que a manutenção passou a
desenvolver critérios de predição ou previsão de falhas visando a otimização da
execução da manutenção, conhecidos hoje como manutenção preditiva ou previsiva.
A Manutenção é uma atividade de importância estratégica nas empresas, pois ela
deve garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações com confiabilidade,
segurança
e
custos
adequados.
É
assegurar
que
todo
ativo
continue
desempenhando as funções desejadas.
As atividades de manutenção são compostas pelos métodos de manutenção e pelas
funções gerenciais da manutenção, que devem estar voltados para o máximo
desempenho, produtividade e qualidade da empresa.
São objetivos da manutenção:
•
Garantir a disponibilidade e confiabilidade planejada;
48
•
Satisfazer todos os requisitos do sistema de qualidade da empresa;
•
Cumprir todas as normas de segurança e de meio ambiente;
•
Maximizar o benefício global.
A maneira na qual é feita a intervenção nos equipamentos, sistemas ou instalações
caracteriza os vários tipos de manutenção existentes, tais como:
•
Manutenção corretiva não planejada;
•
Manutenção corretiva planejada;
•
Manutenção preventiva;
•
Manutenção preditiva;
•
Manutenção detectiva;
•
Engenharia de manutenção.
Entender cada tipo de manutenção e aplicar o mais adequado corretamente é fator
de otimização, resultando em uma maior utilização, confiabilidade e produtividade a
baixos custos, definida como manutenção produtiva.
Várias ferramentas disponíveis e adotadas hoje em dia têm no nome a palavra
"manutenção". É importante observar que essas não são novos tipos de
manutenção, mas ferramentas que permitem a aplicação dos seis tipos citados
anteriormente. Dentre elas, destacam-se:
•
Manutenção Produtiva Total (TPM);
•
Manutenção Centrada na Confiabilidade (RCM);
•
Manutenção Baseada na Confiabilidade (RBM).
2.6.1. Manutenção Corretiva
A manutenção corretiva engloba todas as ações tomadas para corrigir uma falha,
portanto, é a manutenção executada após a ocorrência da falha, visando recolocar o
equipamento em funcionamento.
49
Segundo Kardec e Nascif (2003, p. 36) a ação principal da manutenção corretiva é
corrigir ou restaurar as condições de funcionamento do equipamento.
Segundo Queiroz (2004, p 19), o conceito de manutenção corretiva é: “manutenção
efetuada após a ocorrência de uma pane, destinada a recolocar um item em
condições de efetuar uma função requerida”.
Conforme Kardec e Nascif (2003, p. 36), vale ressaltar que existem duas condições
específicas que levam à manutenção corretiva: desempenho deficiente apontado
pelo acompanhamento das variáveis operacionais e ocorrência de falha.
A manutenção corretiva se divide em duas classes:
•
Manutenção Corretiva não Planejada - é a correção da falha de maneira
aleatória (acidental). Caracteriza pela atuação em fatos já ocorridos, seja este
uma falha ou um desempenho menor que o esperado. Não há tempo para
preparação do serviço. Infelizmente ainda é mais praticado do que se deveria.
Normalmente a manutenção corretiva não planejada implica altos cultos, pois a
quebra inesperada pode acarretar perdas de produção, perda da qualidade do
produto e elevados custos indiretos de manutenção.
•
Manutenção Corretiva Planejada - é a correção do desempenho menor que o
esperado ou da falha, por decisão gerencial, isto é, pela atuação em função de
acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a quebra.
Um
trabalho planejado é sempre mais barato, mais rápido e mais seguro do que em
trabalhos não planejado. É sempre de melhor qualidade.
A manutenção corretiva pode ser uma boa opção de manutenção, quando o item
considerado não é crítico, ou seja, a sua parada não impacta na produção
diretamente. Em equipamentos críticos, a manutenção corretiva se torna muito cara
devido às perdas de produção inerentes da paralisação do equipamento e da
necessidade de se manter em estoque um kit para reparação dos componentes,
peças sobressalentes, entre outros.
50
2.6.2. Manutenção Preventiva
Segundo Gil Branco (1996, p.66) a manutenção preventiva é todo o serviço de
manutenção realizado em máquinas que não estejam em falha, estando com isto em
condições operacionais, ou em estado de defeito.
Conforme Kardec e Nascif (1999, p.35), “ a manutenção preventiva é a atuação
realizada de forma a reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho,
obedecendo a um plano previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de
tempo.”
Este tipo de manutenção procura obstinadamente evitar a ocorrência de falhas, ou
seja, procura prevenir. Este método de manutenção geralmente apresenta maior
custo, pois as peças, muitas vezes são substituídas antes de atingirem seus limites
de vida. Em determinados setores, como o da aviação, a adoção desta prática é
imperativa para determinados componentes e sistemas, pois o fator segurança se
sobrepõe ao fator custo.
Segundo Queiróz, (2004, p. 29), manutenção preventiva “é a manutenção efetuada
em intervalos de tempos pré-determinados ou de acordo com critérios prescritos,
destinados a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de
um item”.
Inversamente à política da manutenção corretiva, a manutenção preventiva procura
evitar a ocorrência de falhas, ou seja, procura prevenir. De acordo com Kardec e
Nascif (2003, p. 40) os fatores que devem ser levados em consideração para adoção
de uma política de manutenção preventiva são:
•
Quando não é possível a manutenção preditiva;
•
Aspectos relacionados com a segurança pessoal ou instalação que tornam
mandatória a intervenção, normalmente para substituição de componentes.
•
Por oportunidade em equipamentos críticos de difícil liberação operacional;
51
•
Risco de agressão no meio ambiente;
•
Em sistemas complexos e ou de operação continua.
Com a manutenção preventiva há um conhecimento prévio das ações, permitindo
uma boa condição de gerenciamento das atividades e nivelamento de recursos,
além de previsibilidade de consumo de materiais e sobressalentes, por outro
promove, via de regra, a retirada do equipamento ou sistema de operação para
execução dos serviços programados.
Evidentemente, ao longo da vida útil do equipamento, haverá a falha entre duas
intervenções preventivas, o que, obviamente, implicará uma ação corretiva não
planejada. A Manutenção Preventiva será tanto mais conveniente quanto maior for a
simplicidade de troca; quanto maiores forem os custos de falhas; quanto mais as
falhas prejudicarem o serviço e quanto maiores as implicações das falhas na
segurança pessoal, operacional e de meio-ambiente.
2.6.3. Manutenção Preditiva
Para Mirshawaka e Olmedo (1993), “a manutenção preditiva é a manutenção
preventiva baseada no conhecimento do estado/condição de um item, através de
medições periódicas ou contínuas de um ou mais parâmetros significativos. A
intervenção de manutenção preditiva, busca a detecção precoce dos sintomas que
precedem uma avaria”.
Segundo Queiróz (2004, p 29), a Manutenção Preditiva: É a manutenção que
permite garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação
sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão
centralizados ou de amostragens para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e
diminuir a manutenção corretiva.
52
A manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de funcionamento
dos equipamentos com base em dados que informam o seu desgaste ou processo
de degradação, trata-se de uma manutenção que prediz o tempo de vida útil dos
componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo
de vida seja bem aproveitado.
Seus objetivos são prevenir falhos através do acompanhamento de parâmetros
diversos, permitindo a operação contínua pelo maior tempo possível. Na realidade, o
que é feito é a predição da condição do equipamento, e, quando a intervenção é
decidida, se faz uma atuação corretiva planejada. Ou seja, é privilegiada a
disponibilidade à medida que não promove a intervenção, pois as medidas e
verificações são efetuadas com o equipamento operando.
A manutenção preditiva é a primeira grande quebra de paradigmas na Manutenção e
tanto mais se intensifica, quanto mais o conhecimento tecnológico desenvolve
equipamentos que permitam avaliação confiável das instalações e sistema
operacionais em funcionamento.
A manutenção preditiva é também denominada manutenção por condição, pois com
as técnicas preditivas a substituição das peças não é realizada antes das mesmas
atingirem seus limites de vida útil total. Sendo assim, os intervalos de manutenção
podem ser estendidos, além de eliminar desmontagens desnecessárias para
inspeções e impedir o aumento do dano no equipamento.
Porém, devido a limitações tecnológicas, a manutenção preditiva não pode ser
aplicada em todos os casos. Há também situações em que o custo de monitoração
da peça seria maior que o custo de troca ou reforma periódica.
Um bom plano de manutenção deve contemplar também ações preditivas. Cada
método de manutenção possui suas vantagens, devendo então ser analisados os
custos, os impactos na produção e os resultados obtidos no momento de definir o
plano de manutenção.
53
2.6.4. Manutenção Detectiva
Começou a ser mencionada na literatura a partir da década de 90. É definida da
seguinte forma por Kardec e Nascif (1999), “É a atuação efetuada em sistemas de
proteção buscando detectar falhas ocultas ou não-perceptíveis ao pessoal de
operação e manutenção."
Desse modo, tarefas executadas para verificar se um sistema de proteção ainda
está funcionando representam a manutenção detectiva.
2.6.5. Engenharia de Manutenção
Conforme Kardec e Nascif (1999), “É deixar de ficar consertando continuamente,
para procurar as causas básicas, modificar situações permanentes de mau
desempenho, deixar de conviver com problemas crônicos, melhorar padrões e
sistemáticas, desenvolver a manutenibilidade, dar feedback ao projeto, interferir
tecnicamente nas aquisições.”
Engenharia de manutenção significa perseguir benchmarks, aplicar técnicas
modernas, estar nivelado com a manutenção de excelência mundial.
54
2.7. Pesquisa Operacional
A Pesquisa Operacional (PO) é um método científico que tem como objetivo
principal fornecer ferramentas qualitativas ao processo de tomadas de decisão. É
constituída por subáreas, como simulação, teoria das filas, programação linear, etc.
A pesquisa operacional foi empregada pela primeira vez em 1939 e, segundo
SHAMBLIN et al (1979), ela iniciou-se durante a Segunda Guerra Mundial com a
finalidade de desenvolver problemas estratégicos e táticos de administração militar,
marcando a primeira atividade formal de pesquisa operacional.
Com o fim da guerra, a utilização de técnicas de pesquisa operacional atraiu o
interesse de diversas outras áreas devido aos resultados positivos obtidos pela
equipe inglesa. Uma característica importante da pesquisa operacional e que facilita
o processo de análise e de decisão é a utilização de modelos. Eles permitem a
experimentação da solução proposta, onde a economia obtida e a experiência
adquirida pela experimentação justificam a utilização da pesquisa operacional.
Segundo ANDRADE (200, p. 2), “decisão é um curso de ação escolhido pela
pessoa, como o meio mais efetivo à sua disposição para alcançar os objetivos
procurados, ou seja, para resolver o problema que a incomoda”.
Conforme ANDRADE (200, p. 10), de maneira geral, um estudo de pesquisa
operacional deve desenvolver-se de acordo com uma seqüência de passos
definindo as principais etapas a serem seguidas, descritos resumidamente abaixo:
•
Definição do problema: descrição dos objetivos, identificação de variáveis de
decisão e reconhecimento de limitações restrições e exigências do sistema;
•
Construção do modelo: deve-se basear na definição do problema onde as
etapas subseqüentes dependem do grau de representação da realidade dada a
este modelo. Podem ser utilizadas técnicas de programação linear, simulação
ou a combinação das duas;
55
•
Solução do modelo: tem por objetivo encontrar uma solução para o modelo
proposto visando aproximar ao resultado a ser atingido;
•
Validação do modelo: verificar se o modelo corresponde aos objetivos
propostos e contribui para a tomada de decisão;
•
Implementação da solução: avaliadas as vantagens e a validação da solução
obtida, coloca-se em prática os resultados obtidos, podendo necessitar de
alguns ajustes;
•
Avaliação final: esta pode ser realizada ao final de cada etapa do processo,
isso garantirá melhor adequação das decisões ás necessidades do sistema.
56
2.8. Simulação Computacional
Com o crescente aumento da competitividade entre os sistemas produtivos devidos
à globalização, faz-se necessário o estudo de técnicas e teorias que proporcionem
aumento de produtividade. No processo de desenvolvimento de novos produtos,
equipamentos e sistemas, muitos profissionais deparam-se com a dificuldade de
obtenção de informações que possam servir-lhes de embasamento para a tomada
de decisão.
Dentro desse enfoque, a simulação aparece como uma poderosa técnica de analise
na solução de diversos problemas, relacionados a processos, manufaturas, etc. Um
estudo de simulação permite, entre outras possibilidades que se façam analises de
um sistema que ainda não existe, obtendo informações importantes para o objetivo
do estudo realizado. Isso se faz através da construção de um modelo lógico
matemático, que represente de forma satisfatória o sistema real.
Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinado
sistema através de modelos, que imitam na totalidade ou em parte as propriedades
e comportamentos deste sistema em uma escala menor, permitindo sua
manipulação e estudo detalhado.
A evolução vertiginosa da informática nos últimos anos tornou o computador um
importante aliado da simulação. A simulação por computador é usada nas mais
diversas áreas, citando como exemplos as análises de previsão meteorológica,
dimensionamento de call centers, treinamento de estratégia para militares e
pilotagem de veículos ou aviões. Até mesmo o estudo aerodinâmico, antes feito por
maquetes, pode ser realizado agora pelo computador. Isso é possível, pois o
computador é alimentado com as propriedades e características do sistema real,
criando um ambiente "virtual", que é usado para testar as teorias desejadas. O
computador efetua os cálculos necessários para a interação do ambiente virtual com
57
o objeto em estudo e apresenta os resultados do experimento no formato desejado
pelo analista.
A simulação de processos permite que se faça uma análise do sistema em questão
sem a necessidade de interferir no mesmo. Todas as mudanças e conseqüências,
por mais profundas que sejam, ocorrerão apenas com o modelo computacional e
não com o sistema real. Trata-se de um estudo de baixo custo, visto que todo o
trabalho de implementação é testado no computador, permitindo ainda o teste de
inúmeros cenárias e alternativas de solução para o sistema em estudo.
A técnica de simulação computacional de sistemas em seus primórdios era
extremamente complicada, devido à necessidade do modelamento matemático dos
sistemas e a implementação de algoritmos em linguagens de programação.
Com o surgimento de linguagens orientadas à simulação na década de 50, tornou-se
mais fácil a modelagem de sistemas. Com o passar dos anos estas linguagens
foram se desenvolvendo e outras ferramentas foram adicionadas às linguagens de
simulação, de modo a torná-las uma das ferramentas mais poderosas para o projeto
de sistemas.
2.8.1. Definições
Os autores pesquisados, PEDGEN et al (1995), definem que a simulação é um
processo de elaborar um modelo de um sistema real e conduzir experimentos, com
o propósito de compreender o comportamento do sistema e/ou avaliar variáveis
estratégicas para a operação do mesmo.
“Simulação é uma técnica de resolução de problemas pela observação do
comportamento sobre o tempo, de um modelo dinâmico de um sistema.” (GORDON,
1978)
58
“Simulação é um método de modelar a essência de uma atividade ou sistema, de
modo que possam ser feitas experiências para avaliar o comportamento do sistema
ou o seu efeito ao longo tempo.” (MONKS, 1987)
De acordo com BOTTER (2001, p. 5), “a simulação tem que ter como objetivo a
descrição do comportamento de sistemas, a construção de teorias ou hipóteses que
explicam o comportamento observado, o uso do modelo para prever um
comportamento futuro”. Assim após um determinado período de simulação utilizando
o modelo, os resultados pertinentes são analisados e verifica se os objetivos foram
alcançados.
Ela pode ser executada através de sistemas computacionais ou não. A simulação
pode estudar sistemas sem que seja necessário construir ou modificar o sistema real
através da construção de um modelo (CARVALHO, 1998).
HALL e ANTON (1998) relatam que a simulação pode ser utilizada de duas
maneiras:
•
Ajudando a identificar como o sistema está funcionando. Esta fase é chamada
de avaliação;
•
Com a finalidade de responder perguntas como: “O que aconteceria se?” e
desenvolver cenários de como o sistema pode operar no futuro. Torna-se uma
metodologia de análise e medição de impacto de mudanças, como novas
tecnologias, mudanças de horários de trabalho, etc.
Uma vez que a simulação pode ser encarada como uma metodologia experimental e
aplicada, faz-se necessário o uso de uma abordagem sistêmica, pois busca analisar
o desempenho total do sistema e não apenas de suas partes. Isso significa que
quando se tem uma parte do sistema otimizada, não necessariamente o
desempenho global também estará funcionando da mesma forma. É preciso
observar a interação das partes.
59
2.8.2. Aplicabilidade
A simulação trata-se de um ferramental disponibilizado pela área de pesquisa
operacional que permite a geração de cenários, a partir dos quais pode-se: orientar
o processo de tomada de decisão, proceder análises e avaliações de sistemas e
propor soluções para a melhoria de performance. Sendo que, todos estes
procedimentos podem ter por conotação parâmetros técnicos e, ou, econômicos.
Com os avanços na área de informática, modernos equipamentos e novas
linguagens de programação e de simulação têm permitido empregar a técnica de
simulação nas diversas áreas do conhecimento humano. Em virtude dessa grande
versatilidade e flexibilidade, a simulação computacional pode ser aplicada em
diversas áreas, de acordo com CARVALHO e PORTO (2001, p. 2): como:
•
Projetar e analisar sistemas industriais;
•
Avaliar performance de hardware e software em sistemas de computação;
•
Determinar freqüência de pedidos de compra para recomposição de estoques;
•
Projetar e administrar sistemas de transportes como: portos e aeroportos;
•
Configurar sistemas de atendimento em hospitais, supermercados e bancos;
•
Sequenciamento de rotas, construção de sistemas de entrega, operação de
container
De uma forma geral, a simulação abrange tanto sistemas constituídos de
componentes unitários ou discretos (carros, pessoas, caixas), quanto em sistemas
compostos por quantidades contínuas, tais como componentes líquidos.
No caso específico das engenharias, a adoção da técnica de simulação tem trazido
benefícios como:
•
Previsão de resultados na execução de uma determinada ação;
•
Redução de riscos na tomada decisão;
•
Identificação de problemas antes mesmo de suas ocorrências;
60
•
Eliminação de procedimentos em arranjos industriais que não agregam valor a
produção
•
Realização de análises de sensibilidade;
•
Redução de custos com o emprego de recursos (mão-de-obra, energia, água e
estrutura física);
•
Revelação da integridade e viabilidade de um determinado projeto em termos
técnicos e econômicos.
2.8.3. Modelos de Simulação
KELTON e SADOWSKI (apud MOREIRA, 2001) classificam os modelos de
simulação em três dimensões:
•
Estáticos ou dinâmicos - denominam-se como modelos estáticos os que visam
representar o estado de um sistema em um instante ou que em suas
formulações não se leva em conta a variável tempo, enquanto os modelos
dinâmicos são formulados para representarem as alterações de estado do
sistema ao longo da contagem do tempo de simulação;
•
Determinístico ou estocástico - são modelos determinísticos os que em suas
formulações não fazem uso de variáveis aleatórias, ou seja, seu comportamento
pode ser perfeitamente previsível. Enquanto os estocásticos operam com
entradas aleatórias ou têm o seu comportamento descrito por distribuições de
probabilidade;
•
Discretos ou contínuos - são modelos discretos aqueles em que o avanço da
contagem de tempo na simulação se dá na forma de incrementos cujos valores
podem ser definidos em função da ocorrência dos eventos ou pela determinação
de um valor fixo, nesses casos só é possível determinar os valores das variáveis
de estado do sistema nos instantes de atualização da contagem de tempo;
enquanto para os modelos contínuos o avanço da contagem de tempo na
simulação dá-se de forma contínua, o que possibilita determinar os valores das
variáveis de estado a qualquer instante.
61
2.8.4. Vantagens da Simulação
A simulação caracteriza-se por oferecer uma grande flexibilidade ao estudo da
pesquisa operacional. As principais vantagens e razões de se utilizar uma simulação
estão descritas a seguir:
•
Custo: uma vez criado, o modelo pode ser utilizado inúmeras vezes;
•
Tempo: capacidade de manipular o tempo da forma que mais convém,
reproduzindo os fenômenos de maneira lenta ou acelerada para melhor estudálos;
•
Replicação: a simulação costuma mostrar realmente como o sistema opera.
Pode gerar situações em que seja necessário intervir no processo produtivo sem
causar perturbações no sistema real;
•
Segurança: um dos objetivos de um estudo de simulação é estimar os efeitos
de condições extremas e fazer isto no mundo real pode ser perigoso ou ainda
ilegal.
2.8.5. Limitações da Simulação
Além de todas as vantagens descritas acima, a simulação computacional também
oferece algumas restrições citadas a seguir:
•
Simulação não é nem uma ciência, nem uma arte, mas uma combinação das
duas;
•
Método a ser utilizado em último recurso;
•
Técnica experimental iterativa de resolver problemas;
•
Cara em termos de uso de tempo de computação e recursos humanos;
•
Geralmente leva a soluções não ótimas;
•
Validação difícil;
62
•
A coleta, análise e interpretação dos resultados requer um bom conhecimento
de probabilidade e estatística;
•
Resultados podem ser facilmente mal interpretados e dificuldade para descobrir
(rastrear) fontes de erros;
•
Difícil de convencer outras pessoas da validade dos resultados.
2.8.6. Terminologia
Em uma modelagem por simulação é importante estar familiarizado com algumas
terminologias dos elementos que compõe o estudo. Alguns dos termos já foram
citados anteriormente dando uma idéia de relação de cada um com a simulação. No
entanto este tópico faz um resumo de alguns conceitos relevantes:
•
Sistema: é definido como um grupo de objetos que são agrupados com a
finalidade de interação e interdependência voltadas para a realização de um
propósito. Normalmente o sistema é composto de um ou mais subsistemas, que
por sua vez também se subdividem em outros subsistemas, e assim por diante;
•
Entidades: são elementos do sistema que transitam e sofrem processamento
pelo sistema. É um termo genérico usado para representar pessoas, objetos,
etc. As entidades podem ser classificadas em quatro tipos:
Permanentes: permanecem no sistema durante toda a simulação;
Temporárias: permanecem no sistema apenas parte da simulação;
Ativas: trabalham em conjunto com outras atividades e as “retêm” durante
algumas operações do sistema;
Passivas: trabalham em conjunto com outras atividades e são “retidas” por
elas durante algumas operações do sistema. Para distinguir os membros de
uma mesma classe de entidades e controlar o comportamento das entidades
são utilizados os atributos;
•
Atributo: é uma propriedade de uma entidade que é importante no processo de
simulação. Vale a pena salientar que os atributos não são imutáveis em uma
63
entidade, eles podem variar à medida que a entidade percorre todos os pontos
do sistema;
•
Evento: é uma ocorrência instantânea que pode mudar o estado do sistema;
•
Atividade: São as operações e procedimentos que são iniciados em cada
evento. Representa um período de tempo de uma parte específica, como por
exemplo, usinar a peça;
•
Processos: são as seqüências de eventos na ordem cronológica que elas
acontecem;
•
Recursos: o recurso é o que a entidade necessita para realizar alguma
atividade. Um recurso pode executar várias atividades ou pode haver um
recurso para cada atividade.
•
Replicação: significa o número de vezes que é repetido o experimento da
simulação.
2.8.7. Arena
O Arena é um software de simulação que auxilia na modelagem de sistemas e
possui um ambiente gráfico que integra ferramentas de lógica, análise estatística e
animação. A interface do programa é composta de blocos (ou módulos) que
funcionam como comandos de linguagem de programação e representam no modelo
cada etapa do processo como um fluxograma, oferecendo uma série de opções para
adaptar melhor à realidade.
Estes blocos são chamados de templates. O conceito de templates foi introduzido na
simulação em 1993 pela Systems Modeling Corporation, através de seu pacote de
simulação Arena. Este recurso veio permitir aliar a facilidade do uso de um sistema
de programação visual à flexibilidade da linguagem SISMAN.
Segundo FIORONI et al, ca. 2003, “Um template dentro da simulação representa um
‘submodelo’, que é acionado quando conveniente”.
64
O Arena, lançado em 1993 pela empresa americana Systems Modeling Corporation,
é o sucessor de dois produtos da mesma empresa: SISMAN e o CINEMA, ambos
desenvolvidos em 1982. O SISMAN é uma evolução da arquitetura GPSS, lançado
pela IBM em 1961 e esteve entre os líderes dos produtos de simulação mais
vendidos na época. O CINEMA surgiu em 1984 como complemento do SISMAN
sendo o primeiro software de animação para computadores. Em 1993 surge o
Arena, com uma versão unificada e melhorada dos dois programas (PRADO, 1999,
p. 25). A partir de 1993 a Paragon Tecnologia passou a representar a Systems
Modeling Corporation e distribuir o Arena no Brasil e posteriormente na América
Latina. Atualmente a Rockwell Software Inc. é a detentora dos direitos autorais do
Arena.
Existe quatro versões do Arena disponíveis no mercado:
•
Arena Viewer: versão reduzida destinada a utilizações em que o usuário
desenvolve um modelo que será realizado como ferramenta de decisão em
outra área, porém sem acréscimo de lógica. Apenas simulação e obtenção de
resultados, com troca de parâmetros;
•
Arena Standard Edition: permite ao usuário utilizar inúmeros templates, porém
sem a possibilidade de criação de templates personalizados;
•
Arena Training Edition: possui todas as ferramentas da versão anterior, porém
com limitação do tempo e do tamanho da simulação;
•
Arena Profissional Edition: além dos recursos comuns ao Standard, é possível
a criação de objetos pelo usuário e agrupá-los em templates.
O Arena foi criado tanto para o “usuário eventual” de simulação, que deseja realizar
alguns projetos experimentais ou até brincar com o software como também para o
“usuário profissional”, que necessita de flexibilidade para usar as aplicações mais
complexas.
A modelagem no Arena é feita utilizando módulos contidos nos tamplates, cada um
é representado por objetos gráficos que correspondem a comandos de programação
65
e são destinados a uma determinada aplicação. Para a construção do modelo, basta
arrastar os módulos, com o auxílio do mouse, e construir a lógica do sistema através
de um fluxograma. O Arena fornece ao usuário templates básicose que possuem
vários módulos para diversas aplicações.
Ao modelo, são anexados os dados sobre cada template, tais como: distribuições de
probabilidade, quantidade de recursos, tempo de simulação, etc. Organizando os
dados no modelo temos a representação do sistema no computador que poderá ser
simulado várias vezes e coletar dados que irão mostrar o comportamento do sistema
a ser estudado.
Ao executar o modelo, o Arena cria entidades e as movimenta entre os módulos,
podendo ser visto durante a simulação o acontecimento dos eventos, como por
exemplo a movimentação de peças, pessoas, formação de filas, entre outros. O
Arena gerencia automaticamente o tempo e os dados durante toda a simulação.
Após o término da simulação, o Arena fornece relatórios detalhados sobre cada
entidade do processo, mostrando algumas variáveis como o tempo médio de
permanência da entidade no sistema, tamanho médio de fila, taxa de utilização de
recursos, entre outros. Essas variáveis podem ser analisadas separadamente ou
como um processo geral.
Os benefícios de se utilizar a animação estão na facilidade de apresentação e
verificação do sistema, facilidade em fazer modificações em um sistema já existente
ou analisar como será o funcionamento de um novo.
66
3. ESTUDO DE CASO
3.1. Definição do Problema
O problema proposto aborda as atividades executadas pela oficina de componentes
rodantes, fundidos e freios, localizadas no complexo de Tubarão, que são
responsáveis pela manutenção de todos os rodeiros, truques e válvulas de vagões
da VALE e pela distribuição desses insumos para todas as oficinas e postos de
manutenção ao longo da ferrovia.
Estudar quais seriam as quantidades ideais de componentes de cada processo de
recuperação acima citadas para atendimento das manutenções de vagões de
minério que são manutenidos na Oficina de vagões de Tubarão, evitando assim,
gastos com excesso de manutenções e componentes parados como também falta
destes para a manutenção de vagões. Identificar e analisar limitações e pontos que
possam ser melhorados, numa visão de redução de custos e aumento de
produtividade.
3.2. Manutenção de Vagões
Para efeito de manutenção, os vagões são divididos em 05 sub-sistemas, que
possuem suas funcionalidades específicas classificadas em superestrutura, truques,
rodas, freios e choque-tração, onde passam por manutenções preventivas
respeitando os planos da superestrutura do vagão.
Os vagões de minério possuem 2 tipos de manutenção preventiva em sua
superestrutura, uma com a periodicidade de 15 meses, chamada de MPVM01 e
outra com periodicidade de 72 meses denomindada MPVM02.
67
O quadro 01 descreve os tipos de manutenções existentes para vagões e seus
subsistemas e também suas periodicidades.
PLANO
DESCRIÇÃO
PERÍODO
(Meses)
MPVM01
Manutenção Preventiva Vagões Minério 01
15
MPVM02
Manutenção Preventiva Vagões Minério 02
72
FDCI
Plano de Freio para Cilindro
72
FVS
Plano de Freio para Válvula de Serviço
96
FVE
Plano de Freio para Válvula de Emergência
96
FAJ
Plano de Freio para Ajustador
120
CCT
Plano do Conjunto de Choque-Tração
72
Quadro 01 – Tipos de manutenções em vagões.
A seguir, um quadro com as descrições dos serviços realizados em cada preventiva.
PLANO
SUPER
ESTRUTURA
RODEIRO
TRUQUE
FREIO
CCT
MPVM01
Inspecionar
Inspecionar
Inspecionar
Reapertar
conexões e
testar
Inspecionar
MPVM02
Inspecionar
Inspecionar
Inspecionar
Reapertar
conexões e
testar
Substituir
FDCI
-------------
-------------
-------------
Substituir
Cilindro
-------------
FVS
-------------
-------------
-------------
Substituir
Válvula de
Serviço
-------------
FVE
-------------
-------------
-------------
Substituir
Válvula de
Emergência
-------------
FAJ
-------------
-------------
-------------
Substituir
Ajustador
-------------
68
Quadro 02 – Serviços executados por plano de manutenção
Dentro da oficina os vagões são posicionados sob a ponte rolante, na área de
manutenção, onde são içados e colocados em cavaletes. Os truques são retirados
dos vagões e deslocados para a área de monovias, onde são separados dos
rodeiros, inspecionados e classificados.
Os truques que apresentaram algum defeito são alocados em um pátio de
estocagem ao lado das linhas de manutenção e são movimentados para as
bancadas de desmontagem através de monovias. Nesta etapa os componentes são
qualificados, sepadados e encaminhados para a área de recuperação ou para a
sucata.
Após a desmontagem, as laterais são empilhadas até formarem lotes de 18 peças
para serem movimentadas com o auxílio de um guindaste chamado hyster para a
área recuperação de laterais, onde passam por ensaio não destrutivo de partículas
magnéticas através de magna flux para detecção de trincas superficiais e subsuperficiais. As lateriais que apresentarem trincas são sucateadas e as demais são
levadas para uma bancada, com capacidade de posicionar 18 laterais, onde passam
pelo processo de recuperação e substituição de chapas de desgaste. A seguir as
lateriais recuperadas são movimentadas para o pátio de estocagem onde ficam
disponívies para posterior montagem.
As travessas são deslocadas através de monovias para o processo de recuperação,
ao lado da linha de manutenção, onde passam por substituição de componentes e
chapas de desgaste.
A figura 18 mostra o fluxo de manutenção dos truques retirados dos vagões.
69
Figura 18 – Fluxo de recuperação de truques
70
Os rodeiros retirados dos vagões também são inspecionados e qualificados, onde
são verificados defeitos em rodas, eixo e rolamentos. Os rodeiros que não
apresentarem defeitos são novamente instalados nos vagões e os defeituosos são
movimentados para o pátio de estocagem com o auxilio do hyster.
De acordo com a necessidade de produção, os rodeiros são selecionados por um
empregado VALE e transportados para a casa de rodas através de empilhadeira,
onde são posicionados em sequencia para início de sua manutenção.
Para cada defeito apresentado os rodeiros seguem uma sequencia de atividades.
Quando o defeito é na roda, o rodeiro segue direto para a usinagem e
reperfilamento, quando a falha é no rolamento, o rodeiro inicia no processo de
retirada do rolamento, passa pela usinagen e termina na reposição dos rolamentos.
Quando há necessidade de substituição das rodas, inicia-se pela retirada do
rolamento, passando posteriormente pela desmontagem das rodas, verificação e
recuperação do eixo, em seguida a montagem das rodas, usinagem quando
necessário e finalmente a montagem dos rolamentos.
A figura 19 mostra o fluxo de manutenção de rodeiros que apresentaram defeito nas
inspeções.
71
Figura 19 – Fluxo de manutenção de rodeiros
No teste de freio os todos os componentes passam por simulações de seus
funcionamentos durante operação. Os equipamentos que apresentam algum defeito
são substituídos e encaminhados para a oficina de freio para serem reparados e
testados. Além da retirada destes componentes por defeito, eles também são
substituidos preventivamente, onde cada componente possui sua periodicidade.
A figura 20 representa o fluxo de manutenção de válvulas de freio.
72
Figura 20 – Fluxo de recuperação de válvulas
Após as etapas de inspeção, classificação e montagem dos componentes citados
acima, são realizados serviços de solda e pintura na superestrutura dos vagões e
posteriormente são movimentados para a realização do teste de seu sistema de
freio, última etapa antes de sua liberação para tráfego.
Nesta etapa ocorrem pequenos ajustes e um check final de todas as atividades
realizadas na manutenção, onde o vagão somente é liberado para circulação se
preencher todos os requisitos de operação e segurança listados no documento de
verificação.
73
3.3. Simulação
3.3.1. Definição do problema
O problema proposto aborda as atividades de recuperação de componentes de
truques, rodeiros e válvulas de freio, realizadas nas manutenções de vagões de
minério, GDE, realizadas nas instalações da oficina de vagões de Tubarão,
localizada na cidade de Vitória, ES.
O objetivo deste estudo é realizar simulações dos processos de recuperação dos
componentes citados acima, analisar os resultados obitidos e propor modificações
visando aumento de produtividade de cada processo estudado.
Para isso foram criados modelos separadamente para cada processo de estudo,
onde todos tiveram como parâmetro de comparação as produções executadas pelas
áreas no período entre os meses de julho a setembro de 2008.
3.3.2. Identificação das variáveis
Para modelar o sistema, consideramos as válvulas de freio, o rodeiro e o truque
ferroviário como entidades temporárias do sistema, já que estes provêm de uma
fonte externa apenas para realizar sua manutenção e, depois deixa o sistema.
Os recursos usados pelo sistema foram definidos como equipamentos e funcionários
que executam as atividades em cada processo de manutenção.
Para analisarmos o sistema é necessário que tenhamos bastante atenção no que diz
respeito aos detalhes. Conforme ANDRADE (2000), a simplificação de um sistema
real, passa pela identificação das principais variáveis que essencialmente o
influenciam.
74
Neste estudo as variáveis consideradas são os dados de entrada para o modelo,
descritas por uma distribuição de probabilidade, e aquelas fornecidas pelos
relatórios do Arena. São elas:
Dados de entrada:
Intervalo médio entre chegadas de rodeiros ferroviários (IC);
Tempo médio gasto para realização de cada atividade do processo de
manutenção de rodeiros ferroviários (TA);
Número de funcionários por cada atividade (NA).
Dados de saída
Tempo de permanência do rodeiro em cada atividade do processo
(TF);
Número médio de rodeiros produzidos (NF);
Taxa de ocupação das atividades (ρ).
Esta etapa é muito importante para a qualidade do modelo. Verifica-se a existência
de recursos físicos, humanos e técnicos para a execução do projeto. Ainda
selecionam-se as medidas de eficiência que serão empregadas e os fatores a serem
variados.
3.3.3. Coleta de dados
Nesta etapa, é importante se ter conhecimento sobre os tópicos anteriores, caso
contrário os resultados podem sofrer variações inesperadas, normalmente causadas
por diferenças entre percepções de cada pessoa sobre o sistema.
75
É possível que a empresa já possua alguns dados, o que agilizaria este passo. É
importante observar, durante a coleta de dados, se a amostra coletada será
representativa.
À medida que os dados forem coletados, o pesquisador pode fazer um esboço do
modelo, possibilitando ajustes no modelo ou percepção de alguma desconformidade
nos dados coletados.
Para a realização de simulações, foram criadas tabelas para a coleta de tempos das
atividades realizadas nos processos de estudo, durante o mês de agosto de 2008.
QUADRO DE ATIVIDADES
ATIVIDADE
FUNÇÃO
QTDE
EMPREGADOS
HORÁRIO
DE
RECURSOS
TRABALHO
Içamento do vagão
Inspeção do vagão
Substituir truque
Movimentar truque para bancada
Desmontar truque
TRUQUES
Movimentar lateral para recuperação
Recuperar lateral
Movimentar lateral para estoque
Movimentar lateral para bancada
Movimentar travessa para recuperação
Recuperar travessa
Movimentar travessa para estoque
Movimentar travessa para bancada
Montar truque
Disponibilizar truque
Substituir rodeiro
RODEIROS
Movimentar rodeiro para casa de rodas
Sacar rolamento
Recuperar rolamento
Montar rolamento
Tornear roda
Substituir roda
76
Recuperar eixo
Disponibilizar rodeiro
VÁLVULAS
Testar freio
Retirar válvula
Desmontar válvula
Recuperar válvula
Montar válvula
Disponibilizar válvula
Figura 21 – Quadro utilizado para coleta de dados
Também foram utilizados bancos de dados já existentes para obtenção de valores
como a média de produção, quantidade de vagões manutenidos e quantidade de
componentes substituídos durante as manutenções.
Através do banco de dados de manutenção, extraíram-se relatórios mensais de
produção para análise das seguintes variáveis:
Quantidade de manutenções preventivas e corretivas realizadas em
vagões de minério, obtendo uma média de 800 manutenções preventivas
planejadas e 1710 manutenções corretivas executadas;
Quantidade de rodeiros substituídos em vagões de minério que
sofreram manutenção preventiva e corretiva, chegando a uma quantidade
média de 03 rodeiros em vagões preventivos e 01 para vagões corretivos;
Quantidade de truques substituidos em manutenções preventivas em
média mensal de 316 unidades e em manutenções corretivas de 426
unidades mensais em média.
Multiplicando-se os resultados encontrados de 800 vagões preventivos por uma
média de 1,5 rodeiros substituídos por vagão preventivo, obtém-se uma quantidade
de 1200 rodeiros substituídos em vagões preventivos por mês. Já em manutenções
corretivas, obteve-se uma média de 1710 vagões por mês com uma taxa de
substituição de 0,5 rodeiro por vagão, chegando a quantidade de 855 rodeiros
substituídos em vagões corretivos. Somando estas quantidades encontradas, chegase a uma quantidade de 2055 rodeiros para atender a demanda mensal da oficina,
77
finalizando um valor de 69 rodeiros por dia, somente para vagões de minério na
oficina de Tubarão.
A recuperação de truques deveria ter uma produção média mensal de
aproximadamente 900 para atender a demanada atual, portanto a área está
produzindo em média de 743 unidades mensais.
3.3.4. Construção do modelo
Nesta fase ajustam-se estatisticamente os dados anteriormente coletados, podendo
utilizar como auxilio na determinação de curvas de comportamento, a ferramenta
INPUT ANALYSER, que automaticamente lê os dados e monta o histograma, onde a
opção fit all, é a ferramenta que ajusta todas as distribuições ao histograma e
seleciona a melhor, demonstradas pelas figuras 22, 23 e 24 que representam
algumas atividades do processo.
Figura 23 – Resultado do Imput Analyser do processo de recuperação de lateral
78
Figura 24 – Resultado do Imput Analyser do processo de montagem de truques
Figura 25 – Resultado do Imput Analyser do processo de inspeção de truques
79
De posse destes resultados, é importante que se elabore uma animação do
processo para ajudar na visualização do seu funcionamento e identificação de
possíveis erros.
Mais do que em qualquer outra etapa, nesta é importante ter a concepção do
processo bem definida, pois a partir do modelo serão tiradas todas as conclusões e
muito tempo pode ser economizado durante a construção do modelo.
No modelo construído para a simulação do processo atual de manutenção de
válvulas de freio, truques e rodeiros ferroviários, foram colocados os módulos
necessários para fazer as animaçãos, como mostram as figuras 25 e 26.
Figura 25 – Modelo casa de rodas
80
Figura 26 – Modelo Recuperação de truques
3.3.5. Validação e verificação
Ao final da montagem do modelo, este precisa passar por um processo de
validação, ou seja, observar se este corresponde à realidade do sistema em todos
os níveis.
“A validação é uma das etapas essenciais do processo e que consiste na
confirmação de que o modelo opera de forma que o analista pretendia e
que a saída do modelo é confiável e representativa de um sistema real. A
verificação busca mostrar que o programa computacional se desempenhou
como o esperado e pretendido, fornecendo, desta forma, uma correta
representação lógica do modelo. A validação, por outro lado, estabelece
que o comportamento do modelo representa de forma válida, o sistema do
mundo real que está sendo simulado” BOTTER (2001, p.7).
81
Nesta etapa são realizados testes com o intuito de buscar possíveis erros existentes
na programação, consistência e conceituação do simulador. Estes testes são
realizados executando o simulador inúmeras vezes.
Caso o modelo tenha sido validado, segue-se então para a análise de resultados,
caso contrário deve-se diagnosticar em qual etapa ocorreu o problema e então fazer
as devidas correções.
A validação do modelo pode ser feita de diversas formas. Devido a restrição de
tempo para a conclusão desta monografia, optou-se por validar o modelo
comparando os resultados obtidos pelo relatório do Arena com as informações
extraídas durante a coleta de dados.
O método utilizado foi o de comparar o número médio de produção de componentes
produzidos por dia com os dados obtidos pelo relatório do Arena, mostrado pela
tabela 01.
Tabela 01 – Comparação de valores coletados x dados do relatório do Arena
Dados coletados
Relatório do Arena
Desvio médio (%)
Numero de rodeiros
produzidos/mês
Número de truques
produzidos/mês
1800
1640
-8,9
743
749
0,8
3.3.6. Simulação e análise dos resultados
Esta etapa consiste em executar os experimentos de simulação, reproduzindo a
situação atual, fazendo ensaios com outras configurações ou alterações futuras que
se deseja estudar.
82
São analisados os relatórios emitidos pelo Arena de acordo com os objetivos
definidos na elaboração do modelo. Posteriormente podem ser feitas alterações e
simulações futuras, através de modificações em algumas variáveis como, por
exemplo, tempo de trabalho, número de funcionários e máquinas, etc., com o intuito
de comparar os resultados com a situação atual.
Para o processo de recuperação de rodeiros foram simuladas as atividades de
desmontagem de rolamentos, substituição de rodas, montagem de rolamentos,
recuperação de eixos e torneamento de rodas. Todas essas atividades são
realizadas por 01 empregado por equipamento trabalhando 08:00h por dia, no
período de 08:00 as 17:00, exceto a atividade de torneamento de rodas que possui
um regime de trabalho de 24:00h por dia e 02 tornos trabalhando das 08:00 as
23:00h e apenas 01 torno entre 23:00 e 08:00h.
Realizando a simulação, observa-se que as atividades de torneamento de roda,
montagem e desmontagem de rolamentos são as que devemos ter cuidado especial,
pois caso haja qualquer falha ou interrupção nestas atividades, a produção de
rodeiros poderá ser comprometida.
Tabela 02 – Resultados obtidos após a simulação do cenário atual da oficina
Tempo máx de fila
Número máx de
Atividade
Taxa de ocupação (%)
(min)
rodeiro x atividade
Sacar rolamentos
21,40
90,80
31
Substituição de rodas
14,96
34,86
6
Montar rolamentos
19,14
99,28
19
Recuperar eixos
14,80
19,54
7
Tornear rodas
4,87
88,32
17
Desmontagem de truques
8,09
90,00
10
Recuperação de lateriais
9,29
10,25
14
Recuperação de travessas
9,36
13,36
16
Montagem de truques
18,71
68,79
27
Produção mensal de truques: 748
Produção mensal de rodeiros: 1640
83
Para a simulação do processo de recuperação de truques observou-se que as
atividades de demontagem e montagem de truques são as que apresentam maior
taxa de ocupação, sendo 90,00% e 68,79%, criando uma fila de 10 e 27 unidades
respectivamente.
Em seguida serão apresentados os resultados de três alterações realizadas no
sistema atual. Primeiramente, no cenário 2, foi inserido no processo de recuperação
de rodeiros mais um torno para reperfilamento de rodas, trabalhando os 3
equipamentos em regime de 24 horas e no processo de recuperação de truques,
utilizou-se mais uma bancada para montagem e outra para desmontagem operando
nessas atividades com sua capacidade máxima de produção.
Cenário 2
Acrescentando mais um torno para reperfilamento de rodas, trabalhando com os 3
equipamentos em regime de 24 horas, montagem e desmontagem de rolamentos
trabalhando de 07:00 as 23:00 e utilizando todas as bancadas para montagem e
desmontagem de truques em regime de 24 horas, os resultados obtidos pelo Arena
estão mostrados na tabela abaixo.
Tabela 03 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 2
Tempo máx de fila
Número máx de
Atividade
Taxa de ocupação (%)
(min)
rodeiro x atividade
Sacar rolamentos
8,20
57,34
19
Substituição de rodas
14,90
33,19
7
Montar rolamentos
8,05
64,44
5
Recuperar eixos
15,16
19,27
6
Tornear rodas
1,43
49,68
8
Desmontagem de truques
3,48
58,31
7
Recuperação de lateriais
9,48
11,09
14
Recuperação de travessas
7,37
13,37
16
Montagem de truques
11,95
45,56
29
84
Produção mensal de truques: 752
Produção mensal de rodeiros: 1744
Analisando-se estes resultados, pode-se observar que depois das alterações, o
número médio de produção de rodeiros teve uma significativa alteração, atingindo a
meta de produção com uma taxa de ocupação equilibrada e controlada entra as
atividades críticas do cenário anterior.
Observa-se também que não houve variação significativa na quantidade de truques
montados, onde as únicas alterações relevantes foram a taxa de ocupação nas
atividades de dmontagem e desmontagem de truques, passando de 90,00% e
68,79% para 58,31% e 45,56%, respectivamente. De posse deste resultado optouse para proposta para o próximo cenário uma redução nas movimentações dos
componentes dos truques, ou seja, alteração de lay-out.
Cenário 3
Mantido o cenário 2 e alterando o regime de trabalho para a atividade de montagem
de rolamentos, passando a ser executada 24 horas por dia e reduzindo o tempo
médio de chegada de truques para desmontagem em 10% do tempo atual, os
resultados obtidos pelo Arena estão mostrados na tabela 03.
Tabela 04 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 3.
Tempo máx de fila
Número máx de
Atividade
Taxa de ocupação (%)
(min)
rodeiro x atividade
Sacar rolamentos
30,15
33,36
85
Substituição de rodas
14,74
29,74
5
Montar rolamentos
30,01
36,87
8
Recuperar eixos
14,16
17,81
7
Tornear rodas
1,45
48,66
10
Desmontagem de truques
3,83
64,48
6
85
Recuperação de lateriais
10,98
10,49
28
Recuperação de travessas
7,40
14,90
16
Montagem de truques
11,39
49,41
27
Produção mensal de truques: 814
Produção mensal de rodeiros: 1748
Através dos resultados obtidos após a simulação do cenário 3, pode-se observar
que as atividades realizadas na recuperação de rodeiros ficaram equilibradas e
atingiu-se a produção necessária. Nota-se também houve um aumento significativo
na montagem de truques com uma redução de 10% do intervalo de chegada de
truques para o processo de recuperação.
86
3.4. Propostas
Com a rapidez na evolução tecnológica, as empresas estão cada vez mais
estudando alternativas para aumentarem sua produção com custos cada vez
menores, aumentando sua lucratividade, garantindo e melhorando a cada dia sua
eficiência e qualidade na produção.
Por esse motivo este trabalho buscou modelar, de forma mais real o possível, o
processo atual de manutenção truques e rodeiros ferroviários realizados na oficina
de vagões de Tubarão e através de simulações mostrar alguns gargalos e propor
uma melhor configuração para este local.
O cenário atual do processo de recuperação de rodeiros apresentou uma taxa de
ocupação dos equipamentos bem acima do recomendável, impossibilitando qualquer
intervenção nos mesmos para realização de manutenções. Então foram realizadas
simulações aumentando em um equipamento por atividade e alterando o regime de
trabalho em algumas atividades, melhorando a taxa de ocupação destes e atingindo
a proução necessária.
Outro ponto observado neste trabalho foi o tempo de movimentação de truques para
as atividades de recuperação, que está com uma média alta restringindo
consideravelmente a produção.
Como propostas para reduzir este tempo, sugerie-se fazer um estudo mais
detalhado do lay-out dos processos de recuperação de truques e também investir
em automação para melhorar movimentação destes componentes.
87
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